Từ niên khóa 1942-1943, ngoài Ban Cao đẳng tiểu học, Trường Trung học Bảo hộ còn mở thêm hai Ban là Ban Trung học cận đại (Cycle secondaire moderne) và Ban Trung học cổ điển Viễn Đông (Cycle secondaire Extrême - Oriental), theo Nghị định của Toàn Quyền Đông Dương ngày 5-5-1942.
Từ niên khóa 1943-1944, để tránh oanh tạc của phi cơ đồng minh, trường phải dời Hà Nội, chia ra làm ba nơi:
- Ban Cao đẳng tiểu học chuyển vào Phúc Nhạc (Ninh Bình), tại Tiểu Chủng Viện Phúc Nhạc.
- Ban Trung học cổ điển Viễn Đông (đệ nhất và đệ nhị cấp), và Ban Trung học cận đại (Cycle secondaire moderne) đệ nhị cấp chuyển vào Sầm Sơn, Thanh Hóa.
- Ban Trung học cận đại đệ nhất cấp được dạy tại Hà Đông, cùng với Ban Trung học đệ nhất cấp của trường Albert Sarraut.
Sau khi Nhật đảo chính Pháp ngày 9-3-1945, Bộ trưởng Bộ Giáo dục Hoàng Xuân Hãn trong chính phủ Trần Trọng Kim đã đổi tên thành Trường Quốc lập Trung học hiệu Chu Văn An, Hiệu trưởng người Việt Nam đầu tiên là giáo sư Hoàng Cơ Nghị (tốt nghiệp Cử nhân Lý Hóa tại Paris)
Sau Cách mạng tháng Tám 1945, học sinh của trường phải học tạm ở thị xã Hà Đông vì trường lúc này bị dùng làm nơi đóng quân của quân đội Tưởng Giới Thạch.
Năm 1946, theo Nghị định ngày 3-8 của Bộ trưởng Quốc gia Giáo dục Đặng Thai Mai, ông Dương Quảng Hàm được bổ nhiệm Quyền Hiệu trưởng.
Đầu năm 1946, Trường chuyển về Việt Nam Học xá (nay là khu Đại học Bách Khoa – Hà Nội). Sau kỳ nghỉ hè 1946, trường lại chuyển về một trường Trung học nữ sinh Pháp (bây giờ là Trụ sở của Bộ Tư Pháp).
Kháng chiến Toàn quốc bùng nổ, Trường Chu Văn An trong vùng tạm chiếm bị binh đoàn xe tăng Pháp chiếm đóng nên học trò phải học tại Trường Félix Faure là một Trường Nữ cao đẳng tiểu học Pháp ở phố Hàng Cót.
Niên khóa 1949-1950, trường dời đến Trường Nữ sinh Đồng Khánh (nay là Trường Trưng Vương) ở phố Hàng Bài. Từ niên khóa 1950-1951 cho đến năm 1954, trường đặt trụ sở tại Trường Cao đẳng tiểu học Đỗ Hữu Vị cũ (nay là Trường Phan Đình Phùng), Hiệu trưởng cuối cùng của trường ở Hà Nội là Vũ Ngô Xán. Năm 1954, sau Hiệp định Genève, một bộ phận của trường chuyển vào Sài Gòn, vẫn mang tên Trường Chu Văn An, và tồn tại đến 1975.
Tại vùng kháng chiến, ngày 29-5-1947, Bộ trưởng Bộ Quốc gia Giáo dục Nguyễn Văn Huyên đã ký Nghị định số 143/NĐ mở tại vùng Việt Bắc một trường trung học lấy tên Trường Trung học Việt Bắc. Đây chính là ngôi trường mà nhiều người gọi là “Trường Chu Văn An kháng chiến” do thầy giáo Trần Văn Khang làm Hiệu trưởng. Sau ngày giải phóng Thủ đô, Trường Chu Văn An đã được mở lại ở Hà Nội, nhưng tới đầu năm học 1956, trường mới trở về địa điểm Trường Bưởi cũ với ban giáo sư điều hành mới, dạy theo chương trình giáo dục của nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa.
