1937年12月13日，南京沦陷，万民墨面，遭遇日寇的血腥屠杀和铁蹄蹂躏。
1938年12月29日，汪精卫在河内发出“艳电”，向重庆国民党当局建议“和平”（即劝降），公开投敌，成了汉奸。
1940年3月30日，汪精卫投敌叛国受日军扶植，在南京成立国民政府（史称“（汪）伪国民政府”）。
汪政权“教育部长”赵正平建议在南京恢复“国立中央大学”以培养人才。1940年4月，伪行政院通过在南京设立中央大学案，着手成立“复校筹备委员会”，命赵正平兼筹备会主任，并饬教育部拨发学校临时经费40万元，经常经费68万元，开始紧锣密鼓的“复校”工作。7月，成立招生委员会，分别在沦陷区的南京、北平、上海、苏州、杭州、武汉、广州等7个城市招生。当年有三千多人报考，经入学考试，录取新生674人。8月底开学。校址初设于南京建邺路红纸廊（原中央政治学校内），校舍简陋，图书、仪器设备奇缺。中国国民党和中国共产党都称之为“伪中央大学”。
1942年8月，因器材图书短缺老旧，学校迁至天津路2号原金陵大学校址（即今汉口路南京大学校址），而金陵大学早在1937年11月迁至四川成都。复利用金陵大学未及搬走的图书、仪器设备等，办学条件较前有了极大的改善。建邺路房舍则改为附属实验中小学校舍。
学校院系设置
文学院：中国文学系、历史系、外国语文系
法商学院：政经系、法律系、商学系
教育学院：教育学系、师范专修科、艺术专修科
理工学院：土木系、化工系、数理系、机械工程系
农学院：农艺系、园艺系、生物系、农业经济系
医学院
学校行政机构
在此期间(1940-1945)担任伪中央大学校长的有：樊仲云、李圣五（代校长）、陈柱、陈昌祖。
樊仲云追随汪精卫，摇笔鼓舌，先后出任南京中央大学(1940～1945)首任校长、“宣传部副部长”等职。发表读史随笔，借史为汉奸行径辩护，并译有日厨川白村的《文艺思潮论》。）钱慰忠为正副校长。但钱慰忠到职后3个月便辞职，以后也没有再设副校长。1943年6月，校长樊仲云被解职，暂由“教育部长”李圣五兼任，继而正式任命文学院院长陈柱为校长。1944年春，陈柱调离，由陈昌祖接手。短短5年间，校长一职走马换人更迭四届。
校长下设教导长、秘书长各一人。教导长负责全校教学工作，下辖教务、训育两处；秘书长负责全校行政事务，下辖秘书、总务两处。
1941年6月，撤销教导长和秘书长，改设教务、训育、秘书、总务四处，直接置于校长管辖之下。教务处设文书、编印课；总务处设庶务、卫生课。又将学校图书馆、农场管理处、实验中、小学校等，直接由校长管辖。
学制、学生和教师
一般院系本科学制为4年，医学院为5年(最后一年为临床实习)，专修科为2年。
学生主要来自于沦陷区，绝大部分家境清寒，生活贫困，只身在宁，失去生活来源，只有靠在外面兼职当教员，甚至拉黄包车糊口，转学或辍学现象严重。因此学校对正式录取的学生，一律免收学费、杂费及住宿费，教育学院和农学院农业专修科学生还免收膳食费等。这些作法很有吸引力，曾一度使入学人数达到千余人。此外，学校还设有奖学金。凡学生学业、操行、体育三项成绩均在80分以上者，可获得甲等奖学金；其中两项在80分以上，一项在70分以上者，可获得乙等奖学金；其中一项在80分以上，两项在70分以上者，可获丙等奖学金。又规定：家境特困的学生，可以申请清寒补助金或工读生。凡申请者可免交膳食费和实验费，工读生每月还可获取生活补助费10元，但有名额限制，获补助金者全校仅50名，工读生仅为学生总数的1%，还必须遵守学校统一安排的服务时间。尽管如此，战争年代社会动荡，流亡学生无依无靠，转学或辍学现象严重，平均每学年的流失率高达10-15%。
1944学年全校学生总数为940人，其中文学院70人，法商学院290人，教育学院75人，理工学院205人，农学院150人，医学院150人。（《国立中央大学复校第一届毕业纪念刊》，见插页国立中央大学各院系学生人数统计表。）1944年暑假，第一届本科生189人、专修科42人毕业；1945年暑假，第二届本科生227人、专修科11人毕业，两届本专科毕业生总共469人（据《国立中央大学复校第二届及医学院第一届毕业纪念刊》“本校概况”摘录。）。在校期间，他们身受或目睹了日伪的种种侮辱和迫害，满腔悲愤，勤学苦练，期待学成以后，报效社会。后来，这些在忧患中成长起来的学生，离校后服务于海内外各地，在不同的岗位上都取得了优秀的成绩。有的在学术上颇有建树，成为科学家、院士，有的成为卓越的社会活动家、企业家，多数人在平凡的岗位上兢兢业业，为国家、为社会默默地作出贡献。
师资严重不足，一直是困扰学校的难题。学校因此到处招聘人才。教授、副教授（包括兼任）人数扩充到110人，讲师（包括兼任）39人，日籍教员15人，并增聘德籍教员1人。其中如文学院的龙沐勋、钱仲联，农学院的陈嵘、邵德馨，理工学院的陈善晃，教育学院的钱仁康等，也都学有专长，比较知名。然而，各学院教师甚至院长都极为不稳定，频繁进进出出，教学和科研都受到很大的影响。比如医学院院长一职，5年中十易其人；教育学院院长是七易其人。
成绩斐然
虽然如此，该校仍造就出一批日后在学术、政治、实业界卓然有成的人物，如中国计算数学开创者冯康、中国科学院院士胡聿贤 、铁道兵总工程师潘田、台湾大学教授赵荣澄、台湾实业钜子邹祖焜（新亚建设创办人）、程志新（前国际青商总会会长，推动台湾十大杰出青年选拔活动）等人。某知名人士也曾就读于此，但是后来一直宣称是上海交大校友，看下面原因。
“学术无伪”、“学生无伪”——我们不是汉奸
1945年8月，日本无条件投降，汪伪政府也随之垮台。国民政府教育部于9月下令解散“伪中央大学”，将包括交大在内的上海6所院校学生划为“伪学生”，颁布《沦陷区专科以上学校学生、毕业生甄审办法》（或称《伪专科以上学校学生毕业生甄审办法》），并于10月中旬，在北平、天津、上海、南京设立临时大学补习班，令原沦陷区在校生先补习再进行考试，至于已毕业的学生则需补交论文以及蒋介石所著的《中国之命运》阅读心得报告，经审核通过方获合格证书。
此举被认为有歧视沦陷区学生之意，引起沦陷区民众极大反弹，认为未能随国民政府西迁的平民、学生，于沦陷区生活学习，缘于国民政府溃败所致的无奈之举，提出“学校无伪”、“学术无伪”、“学生无伪”，反对歧视，反对甄审，认为学校不同于政府，不能把当时沦陷区的学校称作“伪学校”，更不能把学生称作“伪学生”。最后教育部取消甄审考试，改由学生自己按原来年级程序，选择相应的院系到临时大学就读，改临时大学补习班为临时大学，以收容尚未毕业的在校学生。“伪中央大学”的学生分至南京临时大学、上海临时大学。
南京临时大学设在金陵大学内。南京中央大学的文、法商、教育、理工学院一、二年级，农学院及医学院学生按原在班级，分配到南京临时大学各院系学习。理工学院三、四年级学生，以南京师资不足为由，分配到上海临时大学，在上海交通大学学习。医学院高年级与上海东南医学院高年级合并，在军政部第一临时医院上课。
1946年6月，教育部撤消临时大学，应届毕业生发给毕业证书，并授予学士学位。在校学生则按原学校院系与地区，分发至中央大学、安徽大学、交通大学、江苏医学院、浙江大学等校继续就读。
在上海临时大学未毕业的南京中央大学学生，土木系和机电系学生大都留在交通大学，少数转入中央大学；化工系学生则分散到浙江大学、交通大学和中央大学。这样，由临时大学分发到中央大学的南京中大各院系的学生，就成为复员后中央大学的一个组成部分。
抗战胜利后，中央大学于1946年迁回南京。经与金陵大学协商，汪精卫政权所办的中大校址和图书杂志归金陵大学，仪器设备和档案由中央大学接收。现档案归属现南京大学。
