Wg rozporządzenia z 26 października 1939 r. Brzozów wraz z okolicznymi miejscowościami włączono do powiatu sanockiego, a 15 listopada 1941 r. - do powiatu krośnieńskiego. W mieście utworzono posterunek niemieckiej żandarmerii i więzienie, które początkowo mieściło się w siedzibie byłego starostwa, a następnie budynkach, należących do plebanii.  Okupanci wprowadzili terror. Eksterminacji została poddana ludność polska i żydowska. Mieszkańcom groził areszt, więzienie, roboty przymusowe lub wywóz do obozów koncentracyjnych. Mimo to, ruch oporu powstawał już od pierwszych tygodni wojny. Od 1940 r. działała w Brzozowie Narodowa Organizacja Wojskowa, a także Związek Walki Zbrojnej. Liczne organizacje konspiracyjne posiadali także ludowcy skupieni w Ruchu Oporu Chłopów i Straży Chłopskiej. Na terenie powiatu powstało 25 placówek Armii Krajowej. W maju 1940 r. w Brzozowie rozpoczęło działalność seminarium duchowne diecezji przemyskiej obrządku łacińskiego. Tajna siedziba seminarium mieściła się w budynkach zdrojowych. W czerwcu 1941 roku w okolicach miasta koncentrowały się niemieckie jednostki 17 Armii Polowej, przygotowujące się do wojny ze Związkiem Radzieckim. W tym czasie wychowawczyni przedszkola Sióstr Służebniczek NMP siostra Celestyna (Katarzyna Faron) została aresztowana przez Niemców. Postawiono jej zarzut współpracy z polskim podziemiem. Po śledztwie w więzieniach w Jaśle oraz Tarnowie, została wysłana do obozu koncentracyjnego Auschwitz-Birkenau, gdzie zmarła w 1944 r. Została beatyfikowana w 1999 r. Na początku wojny w Brzozowie hitlerowcy utworzyli dzielnicę żydowską. 10 sierpnia 1942 r. roku getto zostało zlikwidowane, a część jego mieszkańców wymordowano w lesie w pobliżu Brzozowa Zdroju. Zniszczeniu uległa też brzozowska synagoga.  3 sierpnia 1944 r., wskutek ofensywy radzieckiej, miasto znalazło się na zapleczu 38. Armii I Frontu Ukraińskiego. 24 sierpnia ostatnie oddziały niemieckie wycofały się do Jasła. Mieszkańcy Brzozowa przystąpili do tworzenia organów administracji polskiej w ramach Polski lubelskiej. Równocześnie na terenie powiatu funkcjonowały struktury podziemia niepodległościowego.