Từ giữa thế kỷ XX, lịch sử Việt Nam bước vào một thời kỳ đầy biến động khiến Đà Lạt cũng chịu nhiều ảnh hưởng. Tháng 3 năm 1945, quân đội Nhật Bản thực hiện cuộc đảo chính lật đổ chính phủ bảo hộ của Pháp tại Đông Dương. Để chuẩn bị đối phó với quân Đồng Minh, quân đội Nhật được đưa đến Đà Lạt và chiếm đóng nhiều nơi, đồng thời đào hầm hào công sự ở những vị trí quan trọng, dự trữ lương thực, thực phẩm. Trong giai đoạn này, có tới 600 viên chức và kiều dân Pháp bị bắt và tập trung ở hai cư xá Decoux và Bellevue.[53] Khi Chính phủ Trần Trọng Kim thành lập, Nguyễn Tiến Lãng, sau đó là Hoàng thân Ưng An được cử tới làm Tỉnh trưởng tỉnh Lâm Viên, chức vụ kiêm nhiệm Thị trưởng Đà Lạt.[54] Cuộc chiến tranh Đông Dương nổ ra cuối năm 1946 đã ảnh hưởng mạnh mẽ tới Đà Lạt, nhiều cư dân rời thành phố tới lánh nạn ở Đơn Dương, Ninh Thuận, Bình Thuận hoặc trở về quê quán cũ. Năm 1946, dân số Đà Lạt chỉ còn 5.200 người khiến người Pháp gọi nơi đây là "thành phố quạnh hiu".[53] Nhưng bắt đầu từ năm 1947, thành phố dần đông đúc trở lại khi nhiều người dân hồi cư. Cuối năm 1952, dân số Đà Lạt lên đến 25.041 người, gần tương đương thời điểm năm 1944.[55]

Khi người Pháp trở lại nắm giữ Đà Lạt năm 1946, các hoạt động kinh tế xã hội cũng dần trở lại bình thường. Bộ máy chính quyền Đà Lạt được tổ chức lại, Tòa Đốc lý được đổi thành Tòa Thị chính và thị xã do một thị trưởng quản lý với sự tham dự của Hội đồng thị xã.[53] Vào thời kỳ này, Đà Lạt được chia thành 10 khu phố, định danh từ 1 đến 10, với 30 ấp.[56] Năm 1950, Triều đình Huế quyết định tách Tây Nguyên thành một đơn vị hành chính riêng, Bảo Đại ra Dụ số 6 ngày 14 tháng 4 năm 1950 thành lập Hoàng triều Cương thổ với Đà Lạt làm thủ phủ. Ngày 10 tháng 11 cùng năm đó, Bảo Đại tiếp tục ra Dụ số 4 với nội dung sửa đổi địa giới hành chính thị xã Đà Lạt và sáp nhập một phần tỉnh Lâm Viên vào tỉnh Đồng Nai Thượng.[57] Đà Lạt khi đó trở thành địa điểm của rất nhiều các cơ quan liên tỉnh, quốc gia và liên bang. Trong khoảng thời gian 1945 đến 1954, mạng lưới giáo dục của thành phố phát triển rộng khắp với 20 trường học.[58] Đà Lạt thời kỳ này tuy bình yên nhưng ít được xây dựng thêm, đáng chú ý chỉ có tu viện Dòng Chúa Cứu Thế, ngày nay là trụ sở Viện Sinh học Tây Nguyên, và Trường miền núi Lang Biang.[59][60] Khoảng cuối năm 1953 đầu năm 1954, khi cuộc chiến tranh Đông Dương bước vào giai đoạn khốc liệt nhất, dân chúng ở các tỉnh lân cận đổ về Đà Lạt để tỵ nạn chiến tranh.[57]