Im Ersten Weltkrieg besetzten deutsche Truppen seit 1915 Warschau. Die russischen Soldaten brannten beim Verlassen der Stadt strategische Gebäude und Brücken nieder. 1916 hatte Warschau bereits über eine Million Einwohner. Das Deutsche Reich und Österreich-Ungarn errichteten ein provisorisches Königreich Polen mit der Hauptstadt in Warschau und stellten der polnischen Bevölkerung ein unabhängiges Polen in Aussicht. Hans Beseler wurde als Generalgouverneur eingesetzt.
Nach der Niederlage der Mittelmächte 1918 wurde diese Vision auch von den Westmächten unterstützt und die deutsch-österreichischen Truppen in Warschau wurden entwaffnet. Der Tag, an dem Marschall Pilsudski in Warschau eintraf, der 11. November 1918, gilt als der Unabhängigkeitstag Polens.
1920 drohte die Rote Armee, Warschau im polnisch-sowjetischen Krieg einzunehmen. Sie konnte jedoch durch Marschall Pilsudski durch das "Wunder an der Weichsel" vom 13. bis 16. August 1920 zurückgedrängt werden. Seit dieser Zeit war Warschau wieder die Hauptstadt des erneut unabhängigen Polens. An den Ujazdowski-Alleen (seitdem Regierungs- und Botschaftsviertel) wurden in den 1920er Jahren ein neues Sejmgebäude sowie verschiedene Ministerienpaläste und Botschaften errichtet. In derselben Zeit wurde auf dem Pole Mokotowskie der erste polnische Flughafen eingeweiht.
In der Zwischenkriegszeit erlebte Warschau erneut einen Bauboom, und das kulturelle Leben blühte auf. Es wirkte u.a. der spätere Nobelpreisträger Czesław Miłosz. Die Warschauer Bohème dieser Zeit ist u.a. in den Bildern von Jozef Rapacki festgehalten worden. 1926 kam es im Zuge des Pilsudski-Maiputsches zu Straßenkämpfen in Warschau, die auf der Pilsudski-Brücke anfingen. Nachdem jedoch ziemlich früh klar wurde, das die amtierende Regierung unter Stanisław Wojciechowski weder in der Armee noch in der Stadtbevölkerung einen Rückhalt hatte, gab sie nach zwei Tagen auf.
Unter Stadtpräsident Stefan Starzyński (seit 1934 im Amt) erlebte Warschau eine kulturelle Blütezeit. Warschaus Flughafen Okecie erhielt nationale und internationale dauerhafte Flugverbindungen. Das Straßenbahn- und Busnetz wurde ausgebaut, und neue Straßenzüge in den Außenbezirken entstanden. 1939 hatte Warschau bereits über 1.350.000 Einwohner. Im September 1939 kam zum Angriff deutscher Truppen auf Polen (Beginn des Zweiten Weltkriegs). Im Verlauf des Konflikts wurde die Stadt Warschau Zentrum erbitterter Kämpfe. Die Reste der in der Schlacht an der Bzura geschlagenen polnischen Armee verschanzten sich im Stadtgebiet und verteidigten dieses zäh. Kurz darauf wurde Warschau von deutschen Truppen vollständig eingeschlossen, nachdem diese die Front am Narew durchbrochen hatten und nun auch im Osten von Warschau standen. Während dieser schweren Kämpfe wurde das Stadtgebiet von Warschau, insbesondere die Außenbezirke, sowohl von deutscher Artillerie beschossen als auch aus der Luft bombardiert. Hierbei fanden weit mehr als zehntausende Zivilisten den Tod. In diesem ersten Abschnitt des Zweiten Weltkrieges in Warschau verlor die Stadt rund 10 % ihrer Bebauung, darunter auch das Warschauer Königsschloss. Am 28. September 1939 musste Warschau kapitulieren und wurde von deutschen Truppen besetzt. Der Stadtpräsident Stefan Starzyński wurde von der Gestapo verhaftet und 1943 im KZ Dachau ermordet.