La seconde guerre mondiale provoqua une rupture dans la vie du lycée : en 1942 la gestapo occupa le "Petit Lycée" pendant que des élèves et professeurs faisaient déjà preuve de résistance. En 1943, trois élèves furent d'ailleurs arrêtés puis déportés et de nombreux professeurs étaient menacés d'arrestation.
Fuyant les bombardements de 1944, le lycée Malherbe devint un refuge pour 8000 personnes. Tous les services de la ville s'y installèrent et une immense croix rouge fut peinte sur la façade proclamant ainsi son inviolabilité.
A la rentrée 1944, la vie reprenait son cours avec des aménagements peu communs :
- les internes du lycée furent en fait hebergés dans une annexe ouverte à Deauville
- l'université en ruines prit possession des salles de physique et de sciences naturelles du lycée
- le lycée de filles réquisitionné pour servir de mairie (détruite lors des bombardements) s'installa au Petit lycée
En 1952, un incendie ajoute encore un peu plus à la confusion. Et pendant ce temps le lycée grandit d'une part en absorbant l'école primaire supérieure de garçons et le cours complémentaire de la place Gambetta, d'autre part en créant des classes de lettres supérieures et de Première Supérieure.
Les locaux devenant trop exigus, le Ministère et la ville de Caen qui n'avait plus de mairie se mettent d'accord : les locaux du lycée Malherbe sont cédés à la ville et la construction d'un nouveau lycée est engagé.
La construction de ce nouveau lycée, avenue Albert Sorel, dans le prolongement du stade Hélitas, fut conçu et réalisé par un ancien élève du Lycée Malherbe, l'architecte Pierre Dureuil.
Ce lycée neuf, immense arc de cercle, face à la prairie fut inauguré en 1961.
Il est aujourd'hui classé en 4ème catégorie exceptionnelle c'est à dire parmi les plus grands établissements français.
Les bâtiments du lycée ont été entièrement rénovés en 2004.