Wybuch wojny zastał Grażynę Bacewicz w Warszawie. Po pierwszych bombardowaniach 1939 roku artystka wraz z rodziną postanowiła opuścić miasto. Dotarła do Garwolina. Tam, wiedziona niewytłumaczalnym instynktem, zmusiła bliskich do dalszej drogi. Oglądając się wstecz, uciekający ujrzeli bombardowanie miasta [Grażyna opisuje to zdarzenie w opowiadaniu Na naszych oczach ze zbioru Znak szczególny, Warszawa 1964, s. 59–61]. Po jakimś czasie kompozytorka wraz z rodziną wróciła do Warszawy. W stolicy Grażyna pozostawała w stałym kontakcie z kolegami, którzy utworzyli nieformalny, bo ze względów bezpieczeństwa niezarejestrowany, Tajny Związek Muzyków. Należeli doń m.in. Piotr Perkowski, Edmund Rudnicki — dyrektor muzyczny Polskiego Radia, Bronisław Rutkowski, Tadeusz Ochlewski, Stefan Śledziński i inne osoby czynnie wspierające działalność stowarzyszenia. Przedstawiciele Związku utrzymywali stały kontakt z Delegaturą Rządu Londyńskiego na Kraj i Radą Główną Opiekuńczą, dzięki czemu pozyskiwano fundusze na pomoc muzykom, którzy stracili możliwość jakiegokolwiek zarobkowania. Zajmowano się także programowaniem koncertów oraz przygotowaniem projektów przyszłej i jak sądzono — rychłej działalności po zakończeniu działań wojennych. Jak wiadomo z licznych opisów niemiecki okupant zgodził się na organizowanie w ograniczonym zakresie i pod ścisłą kontrolą koncertów symfonicznych i kameralnych. Odbywały się one w Sali Konserwatorium Muzycznego, zanim gmach uczelni nie spłonął w czasie Powstania, a także w kawiarniach. Poza tym głównym nurtem istniał także „podziemny” ruch koncertowy. Tajne koncerty odbywały się w domach prywatnych, w gronie zaprzyjaźnionych osób. Wykonywano tam przede wszystkim zabronioną przez okupanta muzykę polską. Dużą wagę przywiązywano do prawykonań, umożliwiając w ten sposób artystom i publiczności usłyszenie nowych dzieł, utrwalając tym samym przekonanie, że mimo horroru, jaki wszystkich otaczał, kultura polska trwa.
Udział Grażyny Bacewicz w okupacyjnym życiu muzycznym ograniczał się do występów na jawnych i tajnych koncertach.
Młoda mężatka troszcząca się o liczną rodzinę na czele z potrzebującą stałej opieki matką, 20 lipca 1942 roku urodziła swą jedyną córkę Alinę.
Fakt, że przez cały ten czas grywała na koncertach, że spotykała się z ludźmi nierzadko oferując im swą pomoc, nie wyłączając schronienia we własnym mieszkaniu, że intensywnie zajmowała się pracą twórczą — świadczy o sile jej charakteru. Dorobek Grażyny z lat okupacji jest zaiste imponujący, biorąc pod uwagę warunki, w jakich przyszło jej pracować. Powstały wówczas: Sonata na skrzypce solo (1941), Trzy preludia na fortepian (1942), III Sonata fortepianowa, wycofana potem przez kompozytorkę z katalogu dzieł (1942), Suita na dwoje skrzypiec (1943), II Kwartet smyczkowy (1943) i Uwertura na orkiestrę (1943). Prawykonania sonat skrzypcowej i fortepianowej dokonała sama kompozytorka na koncertach konspiracyjnych. Suitę na dwoje skrzypiec wykonały w 1943 roku na takim koncercie Irena Dubiska i Eugenia Umińska. Prawykonanie II Kwartetu smyczkowego odbyło się 21 maja 1943 roku w prowadzonej przez Bolesława Woytowicza kawiarni „Salon Sztuki” przy ul. Nowy Świat 27. Grał Kwartet Umińskiej w składzie: Eugenia Umińska — I skrzypce, Tadeusz Ochlewski — II skrzypce, Henryk Trzonek — altówka (więziony później przez Gestapo i rozstrzelany 3 grudnia 1943 roku w ulicznej egzekucji) i Kazimierz Wiłkomirski — wiolonczela.Uwerturę wykonano już po wojnie, 1 września 1945 roku w Krakowie, podczas zorganizowanego wówczas Festiwalu Polskiej Muzyki Współczesnej.
W swojej twórczości kompozytorka starała się być wierna zasadzie autonomii sztuki. Przeżycia wojenne przelała na papier w słowach, w niedokończonej, pozostającej w rękopisie Powieści wojennej. Okupacja jednak to nie tylko walka o byt i organizowanie, na przekór wszelkim okolicznościom, koncertów. To także utrzymywanie więzi rodzinnych, przyjacielskich, towarzyskich. Stefan Kisielewski wspominał po latach:
Wiele, wiele godzin spędziłem podczas okupacji w domu państwa Biernackich na Koszykowej. Niezwykle gościnny i ciepły był to dom, jakżeż znakomicie można tam było wypocząć od grozy, smutku, zwątpienia i wszystkich innych obrzydłych rzeczy, które przynieśli do Warszawy Niemcy. A ileż się tam zjadło, a zwłaszcza wypiło… Ho ho! Ciekawa rzecz, że bywając tam często, niewiele rozmawiałem z Grażyną o muzyce, o twórczości. Nie lubiła uzewnętrzniać zbytnio swoich przeżyć muzycznych; bardzo delikatna wobec innych, strzegła również zazdrośnie sekretów swojej pracowni, swoich ewolucji i przemian twórczych.
Stefan Kisielewski, Grażyna Bacewicz i jej czasy, Kraków 1964, s. 23.
Po klęsce Powstania Warszawskiego Grażyna wraz z rodziną musiała opuścić Warszawę. Już w drodze przypomniała sobie o pozostawionej w domu walizce z kompozycjami, najcenniejszym przecież jej skarbem. Jednak w obliczu dziejącego się wokół nieszczęścia postanowiła nie wracać po zostawione rękopisy. Na szczęście ktoś ze znajomych zdobył się na ten wysiłek i rękopisy ocalały. Rozpoczęła się tułaczka wysiedleńców. Jej pierwszym etapem był obóz w Pruszkowie.
Grażynę uchronił przed wywiezieniem na roboty do Niemiec fakt, że była matką dwuletniej córeczki (nieocenioną pomoc w bardziej „sprawiedliwej” selekcji ludzi nieśli pracownicy Rady Głównej Opiekuńczej i Czerwonego Krzyża), a także sprawowanie opieki nad sędziwą matką i ranną siostrą. Nie bez znaczenia był także zawód męża, któremu pozwolono na organizację w Grodzisku Mazowieckim oddziału warszawskiego szpitala Dzieciątka Jezus. W tych niezwykle trudnych warunkach istniało jednak zapotrzebowanie na sztukę. Grażyna dorabiała do skromnego budżetu domowego udzielaniem lekcji gry na fortepianie.
Koniec wojny oznaczał dla większości ludzi kres niewyobrażalnych cierpień. Dla licznych mieszkańców Europy Środkowo-Wschodniej stanowił całkowitą zmianę sytuacji życiowej, połączoną często z koniecznością osiedlenia się w innym miejscu. Polska w nowych granicach i nowych warunkach politycznych powoli podnosiła się z ruin. Początkowo liczono na porozumienie nowej władzy z dawnym podziemiem niepodległościowym i przedstawicielami rządu londyńskiego. Mimo niepewności co do dalszych losów kraju, rodził się swoisty etos odbudowy. Nowa administracja zdawała się otwarta na liczne inicjatywy w zakresie edukacji i rozwoju sztuki. To sprzyjało także twórczości. Grażyna Bacewicz, po krótkim pobycie w Lublinie, gdzie w często nieogrzewanych salach koncertowała z bratem Kiejstutem, w roku szkolnym 1945/46 przyjęła propozycję Konserwatorium w Łodzi i tam objęła klasę skrzypiec i przedmiotów teoretycznych. Nadal koncertowała z Kiejstutem, który po latach, w 1989 roku, w jednej z audycji Radia Łódzkiego tak wspominał współpracę z siostrą:
Nasze wspólne występy na estradach koncertowych, nasze nagrania radiowe, nagrania płytowe zamknęły się w granicach lat 1933–55. W mojej działalności pianistycznej współpraca koncertowa z siostrą stanowiła nurt zupełnie odrębny, miała — krótko mówiąc — charakter twórczy. Jest rzeczą zrozumiałą, że do tego rozdziału mego życiorysu artystycznego przywiązuję wagę szczególną. Różne względy grają tutaj rolę. Ranga międzynarodowa sztuki wykonawczej Grażyny decydowała oczywiście o jakości naszego wspólnego muzykowania. To raz. Poza tym jako partner Grażyny miałem możność kreowania z nią na estradach koncertowych także jej własnych kompozycji na skrzypce i fortepian. I to był dla mnie moment zasadniczy naszej współpracy. Bezpośredni — że tak powiem — intymny kontakt z muzyką Grażyny, przyswajanie sobie autentycznej, autorskiej wizji wykonywanych wspólnie utworów, poznawanie tajemnic myślenia muzycznego siostry — to były dla mnie frapujące, inspirujące przeżycia. Przeżycia bogacące świadomość i wyobraźnię muzyczną o nowe, oryginalne wartości.
W latach 1945–47 Grażyna komponuje m.in. I Symfonię, II Koncert skrzypcowy, Symfonię na orkiestrę smyczkową, Introdukcję i Kaprys na orkiestrę symfoniczną, dwie Sonaty na skrzypce i fortepian, III Kwartet smyczkowy, dwie pieśni. Powstają też liczne utwory o charakterze pedagogicznym i popularnym, co było zgodne z polityką kulturalną władz i początkowo nie kłóciło się z intencjami artystów.
W pierwszych latach po zakończeniu działań wojennych artyści nie mieli jeszcze większych kłopotów z wyjazdami za granicę. W 1946 roku Grażyna odbyła trzymiesięczne tournée we Francji, gdzie z Orkiestrą Lamoureux pod dyrekcją Pawła Kleckiego w paryskiej Sali Pleyela wykonała I Koncert skrzypcowy Karola Szymanowskiego. Wzięła też udział w koncercie zatytułowanym „Muzyka polska pod okupacją” organizowanym przez Stowarzyszenie Młodych Muzyków Polaków w Paryżu oraz w festiwalu Franco-Slave odbywającym się w Sorbonie. 23 maja tego roku w Sali Gaveau wspólnie z pianistą Jerzym Witasem grała swoją Sonatę da Camera i utwory innych mistrzów. Był to koncert charytatywny, zorganizowany przez Stowarzyszenie Kobiet Polskich, z którego dochód przeznaczono na rzecz polskich dzieci poszkodowanych przez wojnę.
W liście pisanym 13 maja 1946 roku do brata Vytautasa, mieszkającego od 1940 roku w Stanach Zjednoczonych, Grażyna pisała:
Koncert w Sorbonie b. mi się powiódł, miałam bisy itd. Teraz szykuję się do recitalu 23-go. W hotelu grać dużo nie mogę, ale mam kolegów- przyjaciół, którzy mi dali klucze od swoich mieszkań i u nich sobie gram. Dobrze się czuję w Paryżu i zrobiłam sobie postanowienie, że w gruzach nie będziemy mieszkać. Tak pokieruję teraz swoimi i ich życiem, że po trochu przeniesiemy się tutaj. Nic nikomu nie mówię, ale swego dopnę, jeżeli nieprędko, to w parę lat. Niełatwo to przyjdzie, bo będę miała tysiączne trudności, ale jak się uprę, jak bardzo czegoś chcę, to przeprowadzę to. Ponieważ Andrzej nie chce mieszkać za granicą, z nim będzie największy kłopot. Krytyk jak dotychczas z [koncertu] symfonicznego były dwie. O mnie bardzo dobrze.
Snując skrycie plany osiedlenia się w Paryżu, artystka wróciła na krótko do Warszawy, gdzie w Filharmonii Warszawskiej grała Koncert e-moll Feliksa Mendelssohna. W 1947 roku ponownie wyjechała do Paryża, by z kolei w „swojej” uczelni — École Normale de Musique — wraz z pianistą Jeanem Germainem wykonać własną II Sonatę na skrzypce i fortepian, a także utwory innych kompozytorów. Satysfakcję przyniosły jej pozytywne recenzje, ale w listach do Vytautasa pisze o trudnych warunkach życia w powojennym Paryżu. Nie narzeka na swoją sytuację, wręcz przeciwnie — pisze o sukcesach i sympatii francuskiego środowiska muzycznego, kilkakrotnie jednak prosi o przysłanie strun do skrzypiec i … papierosów. Martwi ją także co innego. W jednym z listów wysłanych z Paryża podczas poprzedniego pobytu, 17 czerwca 1946 roku, pisze:
W ogóle we Francji jest kiepsko. Ludzie chodzą głodni. Przykro mi, że już nie będziemy mogli szczerze ze sobą korespondować jak było obecnie. Do Polski pisząc bądź oględny. Teraz aresztowali jednego muzyka — mojego wielkiego przyjaciela, który siedzi.
Atmosfera w Polsce i krajach ościennych zaczęła gęstnieć, co Grażyna skrzętnie odnotowała w wysyłanych z Paryża listach do brata. Wiedziała, że w korespondencji z Warszawy takiej swobody w opisywaniu rzeczywistości mieć nie może. Sytuację komplikował dodatkowo brak wiadomości o ojcu. 28 marca 1946 roku kompozytorka pisała do Vytautasa:
Bardzo martwimy się o Ojca, bo podobno z krajów nadbałtyckich wywożą na całego w głąb Rosji. Nasze listy do niego nie dochodzą – od niego też żadnej wiadomości. Co to będzie właściwie? Czy Ty nie miałeś żadnej wiadomości?
Ojciec Grażyny, który uważał się za Litwina, w 1923 roku wyjechał do Kowna i tam osiadł. Rodzina pogodziła się z tą sytuacją. Wymiana listów Grażyny z bratem Vytautasem rzuca światło nie tylko na wzajemne stosunki rodzinne, ale i osobowość kompozytorki [zob. Osobowość].
Podczas pobytu w Paryżu w 1947 roku Grażyna mogła nie tylko utrwalać swoje kontakty artystyczne, ale także robić zakupy w magazynach oferujących już towary, o które trudno było w Polsce. Stolica Francji szybko wracała do życia. W liście do brata z 16 kwietnia 1947 roku czytamy:
Dziś widziałam się z Kletzkim — to świetny dyrygent. Wyślę mu w czerwcu swoje partytury — tak się umówiliśmy — do Szwajcarii, gdzie mieszka stale. Dziś zrobiłam ostatni wypad po prezenty. Kupiłam buty dla Andrzeja, bo u nas b. drogie i palto dla Alinki i jeszcze rozmaite drobiazgi. Jeżeli wszystko przewiozę, to będzie cud! Dla mamusi mam jedwabny szal, bluzkę, pończochy, torbę na sprawunki, broszkę i perfumy. Ale Ty się nie wygadaj w listach.
W maju 1947 roku Grażyna dowiedziała się o planowanym wykonaniu na koncercie organizowanym w radiu paryskim jej Uwertury, II Kwartetu i Suity na dwoje skrzypiec. Wydawało się, że Francja jest miejscem, w którym artystka może w pełni realizować swoje zamierzenia i gdzie będzie czuć się szczęśliwa. Tych planów nie udało jej się jednak spełnić. Czy zadecydowała sytuacja polityczna, zacieśniający się wokół Polski pierścień różnego rodzaju restrykcji? Czy ciągle wysoka pozycja artystów, zwłaszcza tych, którzy już zdobyli uznanie i o których nowa władza potrafiła zadbać, choćby przyznając im stypendia lub nagrody? W liście z 14 maja 1947 roku kompozytorka donosiła bratu:
Tylko co przyniesiono mi „Images Musicales”, gdzie jest moje foto. W następnym numerze będzie podobno cudowna krytyka. Akurat przyszedł list od Wandzi, że ministerstwo przyznało mi 40 000 złotych, więc już mamy na wakacje. Wcale się nie starałam o to. Poza tym dostałam list od Kiejstuta, że podobno mam grać Czajkowskiego w Łodzi. Diabli mnie biorą, bo chciałam już odpocząć, no, ale trudno. Jutro więc wyjeżdżam. 17-tego będę już w Warszawie.