Con l'inizio della seconda guerra mondiale, la Polonia fu invasa dalla Germania nazista e dall'Unione Sovietica, e inizialmente la città passò sotto l'occupazione sovietica
, come risultato del patto Molotov/Ribbentrop. È stata incorporata nella RSS bielorussa dal 1939 al 1941 come capitale della regione di Belastok. I polacchi furono sottoposti a deportazioni in profondità nell'URSS (Siberia, Kazakistan, Estremo Nord). Nel corso dell'invasione tedesca dell'Unione Sovietica nel 1941, Białystok fu occupata dall'esercito tedesco il 27 giugno 1941, durante la battaglia di Białystok-Minsk, e la città divenne la capitale del Bezirk Białystok, una regione separata nella Polonia occupata dai tedeschi, fino al 1944. La Grande Sinagoga fu bruciata dai tedeschi il 27 giugno 1941, con un numero stimato di 2.000 ebrei all'interno.