Tháng 9/1940, quân đội phát xít Nhật kéo vào Hà nội. Nhân dân Hà nội bắt đầu một giai đoạn lịch sử mới: sống và đấu tranh dưới ách thống trị của cả Thực dân Pháp lẫn phát xít Nhật. Pháp tổ chức ra Thanh niên (Duy - cua - roa) để đánh lạc hướng thanh niên. Chúng mở thêm một vài Trường Cao Đẳng để mua chuộc sinh viên. Giá cả sinh hoạt tăng vọt. ở nông thôn chúng vét thóc và bắt đầu trồng đay cho Nhật. ở thành thị, chúng đặt ra nhiều thứ thuế mới. Nhiều Đảng phái thân Nhật xuất hiện ở Hà nội. Nhưng những luận điệu lừa bịp, những thủ đoạn áp bức bóc lột của Pháp, Nhật không thể lũng lạc được các tầng lớp nhân dân và đồng bào Thủ đô.
Các tổ chức Cách mạng bị đàn áp năm 1939, dần dần phục hồi lại. Các đoàn thể trong Mặt trận Việt Minh được tổ chức khắp thành phố.
Các cuộc bãi công của công nhân, những vụ phá kho thóc nổ ra liên tiếp. Tự vệ chiến đấu được thành lập. Các cuộc diễn thuyết xung phong, những vụ trừng trị việt gian của Đội danh dự đã gây chấn động trong thành phố.
Ngày 9/3/1945, Nhật hất cẳng Pháp ở Hà nội. Phong trào cách mạng lại càng sôi sục.
Sau ngày 15/8/1945, Phát xít Nhật đã đầu hàng đồng minh nhưng xe tăng, thiết giáp của chúng đi tuần suốt ngày đêm để đề phòng cách mạng nổ ra.
Trước tình hình đó, một vấn đề được đặt ra: khởi nghĩa ngay hay đợi Giải phóng quân ở chiến khu về? Đối phó với giặc Nhật như thế nào? Nếu do dự một chút, khởi nghĩa có thể bị chậm lại, thậm chí thất bại. Căn cứ vào đường lối của Trung ương Đảng, Thành ủy Hà nội đã quyết định thành lập ủy ban khởi nghĩa. Trong khoảng 2 ngày 17 và 18 tháng 8, hầu hết các cơ sở chính quyền bù nhìn thân Nhật xung quanh Hà nội bị tê liệt. Ngày 19 tháng 8, ủy ban khởi nghĩa đã tổ chức một cuộc mít tinh lớn tại Quảng trường Nhà Hát lớn, sau biến thành cuộc tuần hành thị uy kéo đến chiếm Bắc bộ phủ, trại Bảo An binh, Sở Mật Thám...
Chính quyền từ tay phát xít Nhật đã về với nhân dân. Nhân dân Hà nội đã vùng dậy cướp chính quyền bất chấp mọi sự đe doạ của địch. Thật là một hành động anh hùng và một sự chỉ đạo sáng suốt.
Thắng lợi của cuộc khởi nghĩa ở Thủ đô là thắng lợi của sức mạnh đoàn kết, là kết quả của cả một quá trình đấu tranh anh dũng, gian khổ của nhân dân Hà nội. Đó còn là thắng lợi của chiến lược, sách lược của Đảng cộng sản Đông Dương.
Sau Hà nội, Huế và Sài Gòn đã lần lượt nổi dậy và chỉ trong vòng 10 ngày, chế độ cũ đã bị lật đổ, trật tự mới được thiết lập trong toàn quốc. Ngày 2/9/1945 tại vườn hoa Ba Đình lịch sử. Hồ Chủ Tịch đã tuyên bố trước Thế giới: Nước Việt Nam độc lập.
Một trang sử mới đã mở ra với nước ta. Nhưng cách mạng vừa thành công thì những khó khăn lớn lao tưởng chừng không sao vượt nổi lại đến với Hà nội.
Từ tháng 9/1945 đến tháng 5/1946; 20 vạn quân Tưởng danh nghĩa sang tước khí giới quân Nhật và bọn tay sai Quốc dân đảng điên cuồng tấn công vào chính quyền mới. Sau khi ký hiệp định sơ bộ 6/3/1946, một mặt Pháp luôn luôn tìm cách gây hấn, một mặt bọn phản động trong nước tăng cường phá hoại. Thật là một giai đoạn căng thẳng nhưng nhân dân Thủ đô tỏ ra rất bình tĩnh, không giao động, luôn luôn đoàn kết thành một khối xung quanh Chủ Tịch Hồ Chí Minh.
Chính vì vậy, mà chẳng những đã đuổi được giặc Tưởng đi mà còn hạn chế sự phá phách của thực dân Pháp, đồng thời khắc phục được nạn đói đang hoành hành từ thời Nhật thuộc. Cùng việc chống "giặc đói", Hồ Chủ Tịch đã đề ra khẩu hiệu chống "giặc dốt". Phong trào bình dân học vụ được tiến hành từ đấy.
Nhân dân Hà nội đã tỏ rõ tinh thần yêu nước của mình bằng những cuộc quyên góp vào quỹ Độc lập (tuần lễ vàng), quỹ phòng thủ Nam bộ, quỹ kháng chiến đã gửi những con em yêu quý của mình vào đội quân Nam tiến. Nhưng quân Pháp đã gây chiến ngay ở Hà nội đêm 19/12/1946. Cuộc chiến đã bùng nổ.