L'aviation allemande vise le quartier stratégique de la gare ainsi que l'usine TCB (Tréfilerie Câblerie de Bourg). Le bilan est lourd : 13 morts et 25 blessés.

Suite à la défaite française, les autorités allemandes instaurent une ligne de démarcation qui délimite leurs zones d'occupation. Dans l'Ain, celle-ci passe par Bellegarde-sur-Valserine. Le pont de Coupy fait office de frontière avec un poste de garde contrôlé par les soldats allemands. Dès lors le Pays de Gex, frontalier de la Suisse, est intégré à une zone d'occupation dénommée "zone interdite", placée sous administration allemande. Les conditions d'entrée et de sortie y sont plus sévères que dans les autres zones d'occupation. Le reste du département demeure en zone libre, gérée par le gouvernement du maréchal Pétain.

Dès fin 1940, des actions souvent isolées sont menées par des opposants au régime de Vichy. La majeure partie du département étant en zone libre, il est difficile de mobiliser les esprits. Mais progressivement des groupes se forment. Fin 1941, les principaux mouvements de résistance s'implantent dans l'Ain. A Bourg-en-Bresse, Rémond Charvet et André Fornier organisent Combat. Paul Pioda prend la direction de Libération. A Miribel, Henri Deschamps se retrouve à la tête de Franc-Tireur.

L'été 1942 marque le début des rafles de Juifs en France. L'Ain n'échappe pas à ce phénomène. Vingt-trois personnes sont arrêtées le 26 août 1942. Douze sont finalement libérées mais onze sont déportées vers les camps nazis.

Pour asseoir son autorité et entretenir le culte de sa personnalité, le maréchal Pétain voyage dans de nombreux départements métropolitains. Il arrive à Bourg-en-Bresse le 12 septembre 1942. Défilés et festivités sont organisés en son honneur. Le lendemain, il se rend à la base aérienne d'Ambérieu-en-Bugey et passe en revue les troupes. Le récit et les photos de ces deux journées sont publiés dans la revue Les voyages du Maréchal.

La résistance intérieure manque cruellement de matériel et d'armement pour combattre les forces d'occupation et celles du régime de Vichy. C'est pourquoi les mouvements de résistance sollicitent l'aide des services de la France libre du général De Gaulle, installés en Angleterre. A partir de fin 1943 et surtout en 1944, les services secrets britanniques du Special Operations Executive parachutent du matériel afin d'équiper les maquis de l'Ain.
Ce premier parachutage destiné au mouvement Combat de l'Ain est réceptionné à Montagnat. Il ne contient que du matériel de propagande. Les armes viendront plus tard. Les containers largués lors de ces opérations peuvent également contenir nourriture, matériel médical, argent, vêtements, tabac... Les plaines de Bresse et de la Dombes deviennent des zones de parachutage privilégiées.

Jusque-là, la présence allemande se cantonnait au Pays de Gex. Avec l'invasion de la zone libre le 11 novembre 1942, c'est l'ensemble de l'Ain qui subit désormais une occupation ennemie. A Montréal-la-Cluse, à Bourg-en-Bresse, à Ambérieu... les troupes allemandes prennent position. L'Ain connaît également entre novembre 1942 et septembre 1943 une occupation italienne dans sa partie sud-est.

Le 11 novembre 1942, le général De Gaulle nomme le général Delestraint chef de l'Armée secrète (AS). Cette organisation paramilitaire doit préparer le terrain en vue du débarquement allié. Des civils sont recrutés et formés. Dans l'Ain, André Fornier et Rémond Charvet sont désignés pour mettre en place une armée secrète. Ils créent huit secteurs. Chacun d'eux est confié à un responsable chargé de recruter et de former son équipe : le docteur Emile Mercier à Nantua, Marius Marinet à Bellegarde-sur-Valserine...

Grâce à l'action d'unification de la résistance, conduite par Jean Moulin, les Mouvements unis de la résistance ont vu le jour le 26 janvier 1943. Déclinés ensuite à l'échelle départementale, ceux de l'Ain sont consitués en mars. René Greuzard préside un directoire d'une douzaine de membres. Différents services sont créés : recrutement, propagande, service social...

Le 16 février 1943, le gouvernement du maréchal Pétain instaure le Service du travail obligatoire (STO) pour répondre à la demande de main d'oeuvre des autorités nazies. Dès lors, une partie de ceux qui sont convoqués refuse de partir travailler en Allemagne. Pour ces réfractaires, la seule issue est la clandestinité. Des filières se mettent en place pour les aider à se cacher. Ils s'installent notamment dans les forêts du Bugey, comme à Chougeat par exemple. La résistance locale assure leur survie.

Au printemps 1943, Henri Petit est contacté par André Fornier pour gérer les camps de réfractaires au STO qui se multiplient dans l'Ain. Sous le pseudonyme de Romans, il entreprend alors de transformer ces hors-la-loi en combattants et crée les premiers maquis de l'Ain. Pour les encadrer, il fonde une école de cadres du maquis dans la ferme des Gorges située entre Montgriffon et Aranc.

Approché au printemps 1943 par André Fornier, Henri Petit, devenu Romans, est confirmé en  tant que chef des Maquis de l'Ain. Les Mouvements unis de résistance de l'Ain lui confient la gestion des groupes maquis du département. Depuis mai-juin, il a commencé à organiser des camps et à former des maquisards.

Jean Rosenthal du Bureau central de renseignement et d'action (service du général de Gaulle) et Richard Heslop du Special operation executive (services secrets britanniques) rencontrent Romans. Ensemble, ils visitent les camps des Maquis de l'Ain. Heslop est conquis par la structure instaurée par Romans. Il décide de s'installer à ses côtés. Cette proximité facilitera l'organisation de parachutages en provenance d'Angleterre. L'équipement des maquis de l'Ain sera essentiellement assuré par ce biais.

Le 11 novembre 1943 à 12h, les troupes des maquis de l'Ain défilent dans les rues d'Oyonnax. Sous la conduite de Romans, elles se rendent au monument aux morts où celui-ci dépose une gerbe en forme de croix de Lorraine. Elle porte l'inscription "Les vainqueurs de demain à ceux de 14-18". Ce coup d'éclat vise d'abord à légitimer l'action des maquis aux yeux de la population et à défier l'autorité allemande. Mais il achève également de convaincre les alliés d'équiper militairement les maquisards de l'Ain.

Après l'affront du défilé du 11 novembre et une opération punitive des maquis contre un couple considéré comme collaborateur, les autorités allemandes veulent réprimer le développement de la résistance armée. Ce 14 décembre, au petit matin, des soldats allemands parcourent les rues de Nantua et arrêtent au hasard des hommes entre 18 et 40 ans. Parmi eux se trouvent notamment des élèves du collège Bichat. Enfermés à la gare, ils sont ensuite embarqués dans des wagons à bestiaux. Certains parviendront à s'échapper du train mais la plupart sera déportée au camp de concentration de Buchenwald. Ce même jour, le docteur Emile Mercier est arrêté et abattu à Maillat.

Face au développement des maquis, les autorités allemandes veulent éliminer les foyers de "terroristes", selon leur appellation. Il s'agit de la première opération du genre en France occupée. 2 500 hommes sont déployés à l'est du département. Conduits par Romans les maquisards parviennent à échapper au piège. Malheureusement, la violence ennemie se retourne contre les civils, notamment ceux qui soutiennent les maquis  : 60 morts dont 21 résistants et 39 civils, 287 personnes déportées vers les camps de concentration.

Pour échapper à la politique d'extermination menée par les nazis, avec la complicité du  gouvernement du maréchal Pétain, certaines familles juives confient leurs enfants à des associations. A Izieu, Sabine et Miron Zlatin gèrent un groupe d'enfants dont les parents ont parfois été arrêtés. Ce 6 avril 1944, Klaus Barbie, chef de la Gestapo lyonnaise, et ses hommes débarquent dans la paisible colonie de l'Ain. Les 44 enfants présents et sept éducateurs sont arrêtés et déportés, principalement vers Auschwitz. 42 enfants sont gazés à leur arrivée. Deux adolescents et le directeur de la colonie sont envoyés dans un autre camp et fusillés. Seule une éducatrice rentre vivante.

Après avoir anéanti le maquis des Glières en Haute-Savoie, les autorités allemandes veulent se concentrer sur le Jura français. Elles lancent une deuxième opération de grande ampleur contre la Résistance qui ne cesse de croître dans cette zone. Les secteurs de Saint-Claude, Oyonnax et Arinthod sont particulièrement visés car ils abritent de nombreux foyers maquisards très actifs. Comme en février, les maquisards parviennent à s'enfuir. À nouveau, les civils sont pris pour cible. Des fermes sont incendiées et le bilan humain s'alourdit encore : 120 morts dont 80 civils et près de 400 personnes déportées.

Suite au débarquement allié du 6 juin 1944, les maquis mettent tout en œuvre pour empêcher les troupes allemandes de rejoindre la Normandie. Dans l'Ain, Romans et ses hommes parviennent à prendre le contrôle d'un secteur s'étendant de Saint-Claude au nord à Hauteville au sud, et de Bellegarde-sur-Valserine à l'est à Neuville-sur-Ain à l'ouest. Le 8 juin, Romans proclame la IVe République à Nantua et restaure des institutions républicaines. La Résistance administre ce territoire libéré. Mais l'euphorie est de courte durée car dès le 14 juin Bellegarde est repris.

Dans le cadre l'opération allemande Treffenfeld, Klaus Barbie dirige une vaste rafle sur Bourg-en-Bresse avec l'aide la Milice. 1280 hommes de 17 à 45 ans sont arrêtés en vue d'être déportés. L'intervention du Préfet auprès des autorités allemandes permet de libérer tous les prisonniers. Mais Barbie poursuit sa traque et fait exécuter 25 personnes dont 12 Juifs. Les cadavres sont retrouvés en forêt de Seillon. En outre, 9 personnes sont déportées.

Suite au débarquement allié du 6 juin 1944, les maquis se mobilisent partout en France et dirigent leurs attaques sur les troupes d'occupation. Pour celles-ci, le Jura français demeure un centre "terroriste" très bien organisé qui doit être définitivement détruit. Elles décident de mesures beaucoup plus sévères et radicales que précédemment. Après la rafle de Bourg-en-Bresse, ce sont les secteurs d'Oyonnax, Nantua, Cerdon, et la zone Haut-Jura qui sont particulièrement visés par des représailles sur les maquisards et les civils. Le 19 juillet, des maquisards soignés à l'hôpital de Nantua sont abattus. Des massacres ont lieu à Neuville-sur-Ain, à Dortan et dans des villages jurassiens. Le bilan humain est encore plus lourd que lors des deux opérations précédentes : 350 victimes dont 180 civils et près de 230 déportés. En outre, de nombreux viols sont signalés et d'importantes destructions ont lieu notamment à Cerdon, Belleydoux. Dans le Revermont, une partie des villages de Cuisiat, Pressiat, Verjon et Poisoux sont incendiés.

Dans le prolongement de l'opération Treffenfeld, le village de Dortan est entièrement incendié sur ordre des autorités allemandes, par une armée de "Cosaques". Dès le 12 juillet, juste avant l'arrivée des troupes ennemies, les habitants fuient vers les hameaux environnants. Les officiers allemands se sont installés au château. Les maisons et les commerces sont pillés. Certains villageois ont refusé de quitter leur domicile. Au total sept personnes sont abattues. Une quinzaine de maquisards capturés à proximité du village sont enfermés au château où ils sont torturés et exécutés.

Repliés au Crêt de Chalam après la contre-attaque allemande de juillet, les groupes de maquis se redéploient fin août. Ils participent activement aux combats de la Libération. A partir du 17 août, les troupes allemandes entament leur retrait. Mais cela ne se fait pas sans heurts. Des maquisards les attaquent en Val-de-Saône, en Bresse et dans le Revermont. Les civils subissent à nouveau la violence des occupants : à Pont d'Ain des maisons sont incendiées le 31 août.

Après le second débarquement américain, le 15 août en Provence, les Alliés poursuivent leur progression vers le Nord. À Meximieux, ils affrontent les troupes de la 11e Panzer Divizion avec à leurs côtés les maquisards du groupement Sud. Les combats sont terribles. Les chars allemands pénètrent dans la ville et occasionnent de nombreux dégâts et victimes. Finalement, au matin du 2 septembre, ils se retirent et laissent le champ libre aux Alliés.

Lorsque troupes américaines et maquisards pénètrent dans Bourg-en-Bresse, l'armée allemande a déjà quitté la ville. La libération est proclamée sans effusion de sang. La population laisse éclater sa joie. Les maquisards défilent sous les acclamations de la foule. Ces scènes de liesse et de défilés se produisent dans d'autres villes du département tout au long du mois de septembre. Partout la liberté retrouvée est célébrée. Pour autant, la guerre n'est pas finie. Certains maquisards choisissent de poursuivre le combat au sein du 99e Régiment d'Infanterie Alpine. Dans les familles, la joie laisse souvent place à l'inquiétude. Chacun espère des nouvelles d'Allemagne et le retour des disparus. Ce n'est qu'à partir du printemps 1945, que prisonniers de guerre et déportés survivants commenceront à rentrer en France.