Wie viele andere Bauwerke Kölns blieb auch St. Andreas von den Bomben des Zweiten Weltkrieges nicht verschont.
Die schwerwiegendsten Schäden trug das Südquerhaus davon. Dort waren das Gewölbe und die Fenstermaßwerke stark beschädigt. Ferner wiesen auch die Chorfenster Schäden auf. Zudem waren die Dächer der Kirche hinabgestürzt. Der Westgiebel stand zwar noch aufrecht, war aber ebenfalls stellenweise zerstört. Frühzeitig getroffene Sicherheitsmaßnahmen sorgten dafür, dass bedeutende Ausstattungsstücke erhalten blieben, so das Chorgestühl, das Sakramentshaus, mehrere Skulpturen und der Albertusschrein. Erhalten blieben auch die mittelalterlichen Wandmalereien, jedoch waren sie durch eindringende Feuchtigkeit stark gefährdet.
Nach ersten Sicherungsarbeiten unmittelbar nach Kriegsende 1945, wurde der Architekt Karl Band mit dem Wiederaufbau von St. Andreas betraut. 1948 war die Kirche soweit wieder aufgebaut, dass sie geweiht werden konnte. Ein Jahr später folgte der Südquerarm. Nachdem die Steinmetzarbeiten am Chor abgeschlossen waren, wurden die alten Chorfenster wieder eingesetzt. 1951 folgte der Wiederaufbau des Vierungsturms, verbunden mit der Frage nach der neuen Dachgestaltung der Kirche. Bei Verzicht auf historische Dachformen deckte man unter besonderer Berücksichtigung der optischen Dominanz des Vierungsturms die Kirche mit flachen Dächern.
Während dieser Arbeiten an St. Andreas wurde unverhofft die ehemalige Krypta wiederentdeckt und freigelegt (vgl. Krypta & Albertusgrab).