Sehr gravierend waren die Schäden, die die Kirche bei den Fliegerangriffen im Zweiten Weltkrieg erlitt, Pfarrer Paul Fetten schrieb in diesen Jahren in sein Tagebuch: „Man darf sagen: bei jedem größeren Angriff auf Köln wurde St. Ursula in Mitleidenschaft gezogen.“
Beim sog. Tausend-Bomber-Angriff in der Nacht zum 31. Mai 1942 brannten alle Dächer der Kirche ab. Eine Luftmine, die auf die nahegelegene Bahnunterführung niederging, zerstörte alle Fensterscheiben und das Maßwerk der Chorfenster. In der Nacht zum 29. Juni 1943, dem sogenannten Peter-und-Paul-Angriff, brannten zahlreiche Häuser, und an die 100 Menschen hatten sich, wegen des Funkenflugs in nasse Decken gehüllt, unter dem Turm der Kirche in Sicherheit gebracht. Als aus dem Turm Flammen schlugen, griffen diese auf die notdürftig wiederhergestellten Dächer über. Die vor Ort verbliebenen Glocken schmolzen dabei und morgens um fünf Uhr stürzte die Krone des Turmes brennend auf die Straße. Weitere Treffer beschädigten die Kirche immer wieder und ab Oktober 1944 konnte nur noch in der gesondert gesicherten Goldenen Kammer die Hl. Messe gefeiert werden. Das Südschiff wurde im Januar weitgehend zerstört, und am Morgen des 2. März 1945 gingen bei einem Bombenangriff der südliche Chorvierungspfeiler und mit ihm sämtliche Gewölbe in die Knie und verwandelten die stark beschädigte Kirche nahezu in eine Ruine.