1 stycznia 1940, za zgodą niemieckich władz okupacyjnych, które ograniczyły personel do dyrektora Michała Kamieńskiego, adiunkta Jana Gadomskiego oraz woźnego, obserwatorium podjęło pracę oficjalnie w zakresie praktycznym dla instytucji miejskich (służba czasu, codzienne obserwacje, biuletyny meteorologiczne) i nieoficjalnie kontynuowało swój program naukowy. W pierwszym kwartale 1940 Niemcy wywieźli najcenniejszy sprzęt obserwacyjny do obserwatorium w Poznaniu. W kwietniu 1942 zwierzchnikiem Obserwatorium został Kurt Walter z obserwatorium w Poczdamie, który objął stanowisko zarządcy komisarycznego Obserwatoriów Generalnego Gubernatorstwa w Krakowie, Lwowie i Warszawie. Pod zwierzchnictwem Waltera warunki pracy Obserwatorium poprawiły się, choć wciąż działalność była utrudniona. Obserwatorium kontynuowało prace do lata 1944. 2 sierpnia 1944, po wybuchu powstania warszawskiego, niemieckie czołgi ostrzelały budynek niszcząc obie kopuły obserwacyjne i sprzęt, który jeszcze się w nich znajdował. Niemcy z oddziału SS wypędzili z piwnic budynku, ukrywających się tam pracowników obserwatorium i ogrodu botanicznego oraz ich rodziny, a następnie podpalili budynek. W wyniku negocjacji Niemcy wycofali się i pozwolili na ugaszenie budynku.