Dana 6. aprila 1941. godine, bombardovanjem Beograda, započeo je Drugi svetski rat u Jugoslaviji. Batajnica je okupirana tokom tzv. Aprilskog rata već 12. aprila 1941. godine, kada su delovi nemačke Osme tenkovske divizije zauzeli Zemun i njegovu okolinu. Prilikom ulaska nemačke vojske u Batajnicu, zajedno sa njima iz Nove Pazove ušli su i predstavnici novopazovačkih Nemaca koji su teško oštetili školsku zgradu (ne može se potvrditi, ali možemo sumnjati da je to osveta za 1914. godinu, kada su Batajničani upali u Novu Pazovu i opljačkali).
Do 10. oktobra 1941. godine, Batajnica se nalazila zajedno sa ostalim delovima jugoistočnog Srema (delovi zemunskog i staropazovačkog sreza) pod direktnom nemačkom kontrolom, sa dominantnom ulogom domaćeg nemačkog stanovništva. Nakon toga, i taj deo Srema uključen je u sastav Nezavisne Države Hrvatske (NDH) kao deo Velike župe Vuka sa sedištem u Vukovaru.
Hram Svetog arhangela Gavrila, 21. septembar 1941.
Od jula 1941. godine, u Batajnici se organizuju partijske ćelije Komunističke partije Jugoslavije (KPJ) i Saveza komunističke omladine Jugoslavije (SKOJ). Ova organizacija ide preko Batajničana, aktivnih članova partije još od pre rata, poput Ratka Bokuna, Svetislava Golubovića Mitraljete i Rada Obradovića, koji su uz pomoć Pala Šotija, Uroša Ostojića i Dragana Rajipreha Brke radili na omasovljenju organizacija KPJ i SKOJ-a i uključivanju stanovništva u Narodnooslobodilački pokret (NOP).
Tokom poslednjih meseci 1941. godine, u Batajnici su boravili mnogi rukovodioci NOP-a za Srem, poput Aćima Grulovića, Jovana Veselinova „Žarka“ i Stanka Veselinova „Seka“. Početkom 1942. godine dolazi do jačanja NOP-a u Batajnici, kao i u drugim selima jugoistočnog Srema. Prema nekim podacima, čak 70% stanovništva Batajnice uključilo se u sastav NOP-a. Svetislav Golubović „Mitraljeta“ bio je zadužen za formiranje prvih udarnih grupa koje su vršile sabotaže i diverzije (poput sečenja telefonko-telegrafskih žica i stubova, paljenja žita...).
Najčešće akcije bile su sečenje telefonsko-telegrafskih stubova i žica, rušenje bandera u pravcu između Zemuna i Nove Pazove, kao što je to bio slučaj tokom decembra 1941. godine, kada je posečen veliki broj telefonsko-telegrafskih stubova. Takve akcije su se nastavile i u 1942. godini. Međutim, tokom 1942. godine bilo je i oružanih sukoba. Tako je 27. decembra, u blizini Batajnice, došlo do sukoba između mesne partizanske desetine i sedmorice nemačkih policajaca. Tom prilikom poginulo je sedam policajaca i kočijaš (seljak), dok su dva policajca uspela da pobegnu. Tokom sukoba poginula su i dva partizana.
Slične akcije nastavljale su se i tokom 1943. i 1944. godine. Poslednja veća diverzantska akcija sprovedena je nepuna dva meseca pre oslobođenja, 1. decembra 1944. godine, kada je Posavski partizanski odred minirao železničku prugu između Batajnice i Zemuna na 25 mesta i posekao 40 telefonko-telegrafskih stubova, dok je prugu na potezu Batajnica-Nova Pazova porušio na deset mesta.
Tokom Drugog svetskog rata, diverzantske akcije u jugoistočnom Sremu nisu prošle bez reakcije okupacionih ustaških i nemačkih snaga. Poverenik Velike župe Vuka, Viktor Tomić, sproveo je tokom avgusta i septembra 1942. godine velike represije prema stanovništvu južnog Srema, s ciljem zaustavljanja Narodnooslobodilačkog pokreta (NOP).
Najveća akcija protiv stanovništva Batajnice sprovedena je od 23. do 26. jula 1943. godine, kada su nemačke snage (14. SS policijski puk) zajedno sa ustaško-domobranskim jedinicama blokirale više sela u jugoistočnom Sremu. Akcijom je rukovodio šef nemačke policije iz Rume, Anton Bauer. Tokom blokade Batajnice, svi prilazi selu su bili zatvoreni, a muško stanovništvo je okupljeno u porti seoske crkve. Tom prilikom je uhapšeno oko 180 stanovnika Batajnice, koji su internirani u logore kao što su Sajmište, Vukovar, Ruma i Aušvic, gde je veliki broj njih stradao.
Život u Batajnici za vreme okupacije najbolje je opisan u sećanjima Zlate Obreški, rođene 1924. godine, koja je sa 17 godina, 1941., postala učesnik NOP-a. Kao penzionerka, 1994. godine, dala je intervju za "Ogledalo - našeg kraja", tadašnji batajnički list koji je izlazio tokom 1994. i 1995. godine. Prema njenim sećanjima, život pod okupacijom bio je ispunjen strahom:
Osećala se stega okupacije, ali se odmah počelo sa ilegalnim prikupljanjem oružja i priloga u hrani i novcu za pokret otpora. Naravno, tražili smo samo od onih u koje smo imali poverenja. Kod mog oca, koji se sa pokretom povezao preko Svetislava Golubovića 'Mitraljete', dolazili su ljudi čak sa kraja sela i donosili priloge...
Prema njenim sećanjima, ponašanje stanovnika nemačke nacionalnosti u Batajnici prilikom dolaska nemačkih snaga bilo je različito. Izvesni Fogl, koji je živeo u današnjoj ulici Jovana Brankovića (tada Banovačka, kasnije Mitraljetina), imao je dobar odnos sa ostalim stanovnicima. Mnogi Batajničani koji su imali svoje bližnje u nemačkom zarobljeništvu dolazili su kod njega kako bi im pročitao pisma koja su pristizala. S druge strane, izvesni Seder, koji je u tadašnjoj Zemunskoj ulici (danas ulica Majora Zorana Radosavljevića) držao radnju od aprila do oktobra, pokazivao se u nemačkoj uniformi, ali se nakon uspostavljanja vlasti NDH povukao.
Što se tiče odnosa Hrvata koji su živeli u Batajnici prema ostalim stanovnicima, Zlata je isticala:
U Batajnici nije bilo mnogo hrvatskih porodica, a i one su uglavnom delile sudbinu drugih meštana...
Kako je navela, jedino se porodica Paljug priključila ustaškim vlastima, od kojih je najopasniji bio Milan Paljug, koji je u nekoliko navrata pretresao kuće po Batajnici u ustaškoj uniformi (između ostalih i njenu kuću). Njegova dva mlađa brata, Slavko i Luka, na raznim igrankama agitovali su za NDH, ali su ti skupovi bili rasturani. Iako su obučavani u čuvenom ustaškom centru Janka Pusta u Mađarskoj, najčešće su učestvovali u akcijama van Batajnice, dok samu Batajnicu nisu dirali. Smatrala je da su znali da je njena porodica imala veze sa NOP-om.
U svojim sećanjima, Zlata je istakla i ustašu Slavka Filića, predratnog prijatelja njenog ujaka sa kojim je preplivavao Dunav (tom prilikom se Zlatin ujak udavio), koji ju je jednom prilikom spasao hapšenja u Zemunu.
U Batajnici je bilo simpatizera četničkog pokreta. U takvim i sličnim okolnostima došlo je i do oslobođenja. Nakon opsežnih borbi za oslobođenje Beograda, koje su trajale u periodu od 16. do 20. oktobra 1944. godine, jedinice Narodnooslobodilačke vojske Jugoslavije u sadejstvu sa jedinicama Crvene armije, a po naređenju Vrhovnog štaba, pristupile su oslobađanju mesta koja su se nalazila na levoj obali reke Save.
Još krajem avgusta 1944. godine Glavni štab NOVJ izdao je naređenje Šestoj vojvođanskoj brigadi da na svom reonu vrši rušenje komunikacija i onemogućavanje saobraćaja neprijateljskoj nemačkoj vojsci koja se nalazila u povlačenju. Cilj ovih akcija bila je priprema za nastupajuće oslobođenje. Naravno, posebno značajna bila je pruga Zemun-Batajnica i Batajnica-Inđija, kao linija povlačenja i snabdevanja nemačkih trupa. Tokom septembra, u skladu sa pomenutim naređenjem, bataljoni Posavskog odreda više puta su rušili navedenu železničku liniju, sukobljavajući se pritom sa neprijateljskim jedinicama.
Oslobođenje Batajnice, ali i drugih mesta u okruženju, počelo je iste večeri kada je Beograd konačno oslobođen. U skladu s tim, zapovest Štaba Prvog proleterskog korpusa NOVJ izdata 20. oktobra 1944. godine u 21 čas glasila je sledeće:
„Posle oslobođenja Beograda, još u toku današnjeg dana preduzeto je prebacivanje naših i sovjetskih jedinica preko Savskog mosta u Srem, koje su predveče doprle do Zemuna gde sada produžuju dalji napad. U cilju sadejstva prebačenim snagama kod Zemuna i daljeg našeg prodora u Srem, sutra uveče jedinice XII. korpusa zajedno sa jedinicama Crvene armije prebacuju se preko Save na sektoru Obrenovca u tri kolone. Naređujemo:
Desna kolona - 16. divizija, ojačana jednom brigadom, prebacuje se preko Save na odseku Ostružnica-Umka, a po prebacivanju prodiraće pravcem Jakovo-Surčin, sa zadatkom presecanja komunikacija koje vode od Zemuna i dalje prodiranje na prostor između Zemuna i Batajnice i sečenje komunikacija između ta dva mesta.“
Već 21. oktobra jedinice NOVJ počele su prelazak preko Save u cilju oslobađanja prostora jugoistočnog Srema. Ovladavanje Batajnicom bilo je bitno iz taktičko-operativnih razloga ovladavanja čitavim prostorom.
Konačno oslobođenje Batajnice usledilo je 23. oktobra 1944. godine, kada su u Batajnicu ušle jedinice XII korpusa NOVJ. Nakon oslobođenja, u toku istog dana, na sektoru Batajnica-Nova Pazova nalazile su se pored XII korpusa i VI lička divizija i Štab Kosmajske brigade sa četom za vezu I i II bataljona.
Peko Dapčević, komandant Prvog proleterskog korpusa NOVJ, koji je prethodno oslobodio Beograd, u svojoj depeši od 23. oktobra 1944. godine obavestio je Vrhovni štab da je pored drugih navedenih mesta oslobođena i Batajnica, čime je konačno oslobođenje Batajnice nastupilo i zvanično.
Nakon oslobođenja, u Batajnici je formirana civilna vlast, dok je vojska otišla dalje u pravcu Sremskog fronta, koji je ubrzo otvoren.