Dès le mois de décembre 1939, la prison Montluc est remise en service. On y trouve alors principalement les habituels justiciables de la justice militaire, mais aussi de nombreux militants communistes, victimes des premières juridictions d’exception et de l’état de siège déclaré en septembre 1939. Considérés comme portant atteinte à la sûreté intérieure de l’État depuis la signature du pacte de non agression germano-soviétique le 23 août 1939, de nombreux militants communistes sont arrêtés et conduits devant les tribunaux militaires en vertu des dispositions juridiques relatives à cet état de siège.

À la suite de la signature de l’armistice du 22 juin 1940 et à la division du territoire français en deux zones, la ville de Lyon se retrouve en zone libre. la prison de Montluc demeure ainsi militaire puisqu’une armée d’armistice est maintenue sur cette partie du territoire. Parallèlement, le vote des pleins pouvoirs constituants à Philippe Pétain et la loi constitutionnelle du 10 juillet 1940 permet à un nouveau régime de se mettre en place. Une répression violente s’engage alors contre les « ennemis de la France » et Montluc se place au cœur des politiques de répressions du régime de Vichy. Le tribunal militaire de Lyon, près lequel siège une section spéciale jusqu’en novembre 1942, juge et emprisonne à

Montluc, des militaires, comme le général de Lattre de Tassigny condamné pour avoir donné ordre à ses troupes de sortir des garnisons et de combattre, des insoumis^[4], ou ceux qui s’engagèrent en résistance. En vue des nouvelles lois liberticides, outre les nombreux communistes, on y retrouve les premiers résistants, notamment gaullistes, ainsi que les membres de groupes de pensée interdits par le régime de Vichy. La prison se remplit peu à peu mais les conditions d’internement restent, au regard des autres prisons françaises, relativement acceptables. Ce sont tout de même, dès 1941, près de 400 personnes qui sont détenus dans une prison prévue officiellement pour 127 personnes.

Après l’invasion de la zone libre en novembre 1942, les Nazis convoitent rapidement la prison Montluc. Après une première réquisition d’une trentaine de cellules en janvier 1943, la prison est finalement entièrement réquisitionnée le 17 février 1943 et les autorités françaises sont évacuées. La prison devient alors une prison militaire allemande, progressivement gérée directement par Klaus Barbie.

Des milliers d’hommes et de femmes, des otages, des persécutés raciaux et des Résistants, sont enfermés là, pour un temps plus ou moins long, dans des conditions de vie inhumaines, en attente de déportation ou de transfert. Composée à l’origine de 122 cellules individuelles, la prison entre progressivement avec l’arrivée des Allemands dans une période de surpopulation carcérale. Les cellules individuelles de 4 m² contiennent jusqu’à huit détenus et on estime que de février 1943 au 24 août 1944, entre 9 000 et 10 000 détenus ont transité par la prison Montluc. Le capitaine Seive y a été détenu et a témoigné dans un récit publié en 1945^[5]. Dans son témoignage autobiographique, Béatrix de Toulouse-Lautrec relate son incarcération en ce lieu entre mai et juillet 1944 dans l’attente d’être déportée^[6].

Jean Moulin et ses compagnons y sont internés après l’arrestation de Caluire-et-Cuire le 21 juin 1943. Le 25 août 1943, alors qu’il est condamné à mort, André Devigny parvient à s’évader de la prison^[7] ; cet exploit rarissime inspira le film Un condamné à mort s’est échappé de Robert Bresson.

En février 1944, René Carmille, directeur du Service national des Statistiques, y est interné.

Le 6 avril 1944, les enfants d’Izieu sont emmenés à la prison Montluc avant d’être déportés vers Drancy puis vers les camps d’extermination^[8].

Entre le 8 avril et le 21 août 1944, 669 internés de la prison Montluc sont exécutés dans 33 lieux différents^[9],[10]. Le 12 juin 1944^[11], 21 internés sont exécutés à Dagneux dans l’Ain. Le 19 juillet 1944^[12],[13], 52 prisonniers sont fusillés à Dorieux, sur la commune de Châtillon-d’Azergues.

Le 20 août 1944, l’armée allemande reçoit l’ordre du retrait. Toutefois les exécutions de prisonniers continuent : 120 lors du massacre du fort de Côte-Lorette à Saint-Genis-Laval le 20 août 1944. Du 17 au 21 août 1944, 109 résistants et juifs de la prison Montluc en sont évacués sur ordre de Klaus Barbie. Ils sont massacrés sur l’aérodrome de Bron les 17, 18 et 21 août 1944.

La Résistance (Yves Farge, alias Grégoire, récemment nommé Commissaire de la République par le Général De Gaulle), la Croix-Rouge et les autorités religieuses (le cardinal Gerlier) font alors pression sur les autorités allemandes pour éviter de nouvelles exécutions^[14]. Farge menace « de faire fusiller 800 Allemands prisonniers du maquis s’il arrivait quoi que ce soit aux internés de Montluc »^[15]. Quelques hommes des FFI sont postés près de la prison pour éviter toute évacuation de prisonniers^[16].

Montluc, bien que « prison de la Gestapo », n’était pas dirigée par des SS mais par des sous-officiers de la Wehrmacht (le Hauptmann Boesche). Les Allemands quittent finalement la prison le 24 août 1944, remettant les clés à un officier français, le général Chevallier, officier détenu le plus âgé, ainsi qu’au général Touchon. Les quelque 900 internés encore à Montluc, trouvent alors refuge principalement dans des structures religieuses situées à proximité et restent cachés jusqu’à la libération de la ville de Lyon, le 3 septembre 1944. Le drapeau Français est hissé sur le toit de la prison le 25 août 1944.