二战成了军情五处发展的契机
随着第二次世界大战的临近，军情五处规模扩大了好几倍。尽管如此，到了1939年9月二战全面爆发后，它还是显得捉襟见肘，力不从心，不能有效地应付欧洲战场的复杂局面。在战争的最初阶段，军情五处的活动往往只能是处于被动应付的局面。这种局面直到1941年其机构改组后才有所改变。
随着军情五处迅速扩大，办公的地方越来越紧张。于是，凯尔只好把一部分机构搬迁到沃尔姆伍德丛林中的一座监狱中办公。当时他还准备建立一座特别监狱，把属于军情五处的犯人单独关押。这样既解决了民政当局不能提供这种住所的困难，又可以让这些犯人与外界隔绝。他任命前特别处的军官斯廷森去找这样一个合适的拘留中心，最后，他选中了里士满附近的哈姆康芒的拉齐米尔大楼，那里成了军情五处的临时特别监狱。
在整个二战期间，军情五处有相当多的内部机动人数，许多英国妇女加入到了英国情报机构。那些妇女一般是先到登记科工作一段时间，在那里填写表格和进行归档工作，然后逐步升到秘书的职位，少数妇女成为军事情报官员。
随着战争的继续，军情五处所承担的任务的性质也发生了变化。起初，它致力于英伦三岛和英国内部的保安工作。后来，则是派人员与在海外战场组建的许多特别行动小组一起执行任务。到战争结束时，其工作重点又转移到了战略欺骗、派遣间谍和肃清残敌，而在内部又做出了进一步改组。
1940年5月10日，温斯顿·丘吉尔被任命为英国首相，军情五处被排在新首相的改革计划之内。这一天，德国开始进攻法国、比利时和荷兰，英国内阁会议就在这种背景下召开了。
会后，首相丘吉尔莫名其妙地解除了凯尔军事情报总局五局局长的职务。第二天，在丘吉尔晋见国王前几个小时，三军参谋长成立了英国本土防务指挥部。同时，英国内阁准备建立一个特别小组监督军情五处的工作。
丘吉尔上台之初，军情五处的日子并不好过，比如1939年10月4日德军对斯卡帕弗洛进攻，击沉了英国海军“皇家橡树”号军舰，造成843名水兵丧生。其实，这是海军当地的预防水下攻击的措施不得力造成的，与军情五处没有什么关系，但丘吉尔却认为是军情五处的罪过；还有1940年1月的皇家弹药库爆炸案事件，丘吉尔也将责任归咎在军情五处的头上。就是这两件本来与军情五处毫无关系的事，使凯尔被撤职了。这不仅让凯尔本人感到惊愕，也使整个军情五处感到愤愤不平。
军情五处旧址
1940年11月，戴维·皮特里被任命为军情五处的新局长，他决定对军情五处进行一些改革。
在第二次世界大战期间，军情五处由30个办公室组成，分为“行动”和“管理”两个部门。在归属问题上，军情五处名义上曾先后归属陆军部、内政部管辖，但它实际上一直是首相直接控制的。
二战期间，军情五处成功地实施了一系列的行动，其中最著名的有“肉馅行动”和“铜头行动”。军情五处设计的这一系列的冒名顶替的欺骗行动，收到了非常好的效果。“肉馅行动”让1943年7月盟军在西西里登陆获得圆满成功；1944年的“铜头行动”同样让德军统帅部错误地认定盟军将要在法国的加来地区登陆，而把防守诺曼底地区的2个坦克师和6个步兵师抽调到加来地区，从而大大减轻了盟军在诺曼底登陆时的压力，促成了这次战役的顺利进行。
尽管在第二次世界大战前，军情五处内部发生了重大变化，但各处的基本结构并未触动。它主要由局长、副局长、秘书处和其他七个处编成，每个处都有自己的字母代号，由一名处长领导，几名副处长和处长助理协助处长工作。这七个处分别是：行政处、反间谍处、保安处、军事联络处、外侨处、国外控制处、政党处。
反间谍处是军情五处最重要的一个部门。第一任领导人是贾珀·哈克准将，后来由盖伊·利德尔接替。该处下设许多科组，其中包括塔尔·罗伯逊的一科一组，主要对付德国间谍；一科三组，负责反破坏；五科一组和三组，负责反颠覆。同反间谍处有密切联系的是其他有关的情报单位，如休·特莱弗·罗伯所在的无线电保安局，在萨里的哈姆康芒审讯中心和邮政总局的信件截收队。反间谍处许多工作人员是在战争期间被破例征召录用的，由律师、学者、正规军人、记者以及一些游手好闲的人组成。
反间谍处在英国的重要工作基础是地区保安联络军官网，总共有12名地区保安联络官。他们与地区专员、当地驻军司令和警察局长密切合作。艾伦·麦基弗上校领导整个联络网。
军情五处在处理反间谍事务时一直都有一种被掣肘的感觉，那是因为英国法律没有授予军情五处拘捕权，它要拘捕间谍必须通过英国伦敦警察局或是别的警察部门，这样非常容易贻误战机，也确实给军情五处增添了许多麻烦。这种状况一直到现在也没有得到改变。
1945年5月，当第二次世界大战在欧洲结束时，军情五处着手减少活动，让大量的工作人员复员，这意味着它的巅峰时期已经过去了。
