戦禍をこえて
戦時統合
戦時体制前夜の1938（昭和13）年、政府によって交通事業者の整理統合の推進を目的とした陸上交通事業調整法が施行された。鶴川駅で愛川電鉄と接続する小田原急行鉄道においてもその趣旨に沿って、1940（昭和15）年に傘下の帝都電鉄（渋谷～吉祥寺間、現・京王井の頭線）を合併。愛川電鉄も既に小田急の培養線的な位置づけではあったものの、当初から小田急の主導で建設された帝都電鉄と異なり独立経営を保っていたこと、また比較的重要度の低い地方路線であったこと等からこの段階では別会社のまま存続している。
翌年の1941（昭和16）年、電力の国家管理に伴い、小田原急行鉄道は主力である電力事業を失った親会社の鬼怒川水力電気に合併して小田急電鉄へと改称。小田急および鬼怒川水電の社長を務めた利光鶴松は、自らの高齢もあって会社の再建は東京横浜電鉄の五島慶太へと委ねることを決断し、同年中に事業の一切を引き継いだ。
1942（昭和17）年には五島が経営する東横電鉄と小田急電鉄、および京浜電気鉄道（現・京浜急行電鉄）の三社合併が行われて東京急行電鉄が成立（その後、現在の京王線を運営していた京王電気軌道を吸収した）。“大東急”形成には各私鉄を一元化して国家体制に協力する代わりに民間資本のままであり続けるという意図があり、愛川電鉄もその介入を受けて半ば自動的に子会社となった。
暫くその状態で推移したが、戦前から戦中にかけての輸送量の急増に対応するため、1945（昭和20）年より1947（昭和22）年まで鉄道事業の運営を親会社の東急へ委託（事実上の統合）している。愛川電鉄は東急の路線網に組み込まれて愛川線とされ、戦禍の時代に足を踏み入れて行く。
“東急愛川線”と戦時輸送
愛川電鉄は開業以来、砂利輸送や観光輸送に従事する長閑な小私鉄であったが、1930年代後半になると一転して国家的な要請を請け負うこととなった。相模原台地一帯への陸軍士官学校や練兵場の建設、いわゆる“相模原軍都計画”である。愛川電鉄の沿線、特に横浜線と交差する淵野辺駅付近には相模兵器製造所より昇格した相模陸軍造兵廠（現・在日米軍相模原補給廠）や各種の学校が、また中津原（現・愛川中津）駅近くには陸軍中津飛行場が整備され、それらに関わる需要を引き受けたことによって愛川電鉄の輸送量は大幅に増加した。輸送の効率化のため、1943（昭和18）年に架線電圧は“東急小田原線”と同じ1,500Vに昇圧され、1945（昭和19）年には横山下駅を移設の上で上溝駅へと改称、国鉄相模線の駅に統合されている。
さらに東急電鉄の傘下に入ると、中津原駅より中津飛行場付近を経由しつつ相模川右岸を南下し、陸軍士官学校のある相武台や厚木方面へと乗り入れる新線の計画まで浮上した。東急社長の五島慶太は、相模原軍都計画を支援しようと当時の財界人らによって1942（昭和17）年に設立された「相模原新都振興会」へ副会長として参加しており、軍都計画には相応に肩入れをしていたと推察される。
この新線の敷設免許は1943（昭和18）年に下りたものの、太平洋戦争真っ只中という時局のため資材が容易に確保できず、結局着工を迎えることの無いまま終戦後に失効させている。尤も大戦末期になると資材および人材の不足から、軍都の整備工事そのものが進まなくなっていたという。
1945（昭和20）年8月15日、数多の犠牲を出した太平洋戦争は漸く終わりを迎える。この日を境に兵器製造も飛行場からの出撃も無くなったが、愛川線の電車は変わらずに走り続けていた。
再独立・愛川電鉄へ
戦時中を通して首都圏における中央線以南の私鉄をまとめ上げていた東急電鉄だが、戦後になると事業規模の適正化を理由に解体が行われる運びとなった。1947（昭和22）年に東急電鉄が所持していた愛川電鉄や相模鉄道、江ノ島電鉄の株式の大部分が放出され、各社は東急グループを離脱。また1948（昭和23）年には東急電鉄より京浜急行電鉄、小田急電鉄、京王帝都電鉄（現・京王電鉄）の3社が分離し、現在の枠組みが出来上がっている。
東急電鉄において井ノ頭線とされていた旧帝都電鉄は先述のように小田急の系列であり、一時期には実際に小田急帝都線として運営されていたが、解体に際しては経営的な判断から小田急電鉄ではなく旧京王電気軌道と合流しての独立となった。その代替として箱根登山鉄道と神奈川中央交通が小田急の関係会社に加えられた他、愛川電鉄と江ノ島電鉄の株式が一部小田急電鉄に譲渡されている。
独立して再スタートを切った愛川電気鉄道は、1949（昭和23）年に社名を正式に愛川電鉄へと改称する。同年に神奈川中央乗合自動車より沿線一帯の路線を譲り受け、改めてバス事業を再開。この頃の沿線は未だ開発が進んでおらず、多くの駅の周辺には閑静な農村風景が広がっていた。