1940年5月10日，溫斯頓·丘吉爾被任命為英國首相，軍情五處被排在新首相的改革計劃之內。這一天，德國開始進攻法國、比利時和荷蘭，英國內閣會議就在這種背景下召開了。
會後，首相丘吉爾莫名其妙地解除了凱爾軍事情報總局五局局長的職務。第二天，在丘吉爾晉見國王前幾個小時，三軍參謀長成立了英國本土防務指揮部。同時，英國內閣準備建立一個特別小組監督軍情五處的工作。
丘吉爾上台之初，軍情五處的日子並不好過，比如1939年10月4日德軍對斯卡帕弗洛進攻，擊沉了英國海軍“皇家橡樹”號軍艦，造成843名水兵喪生。其實，這是海軍當地的預防水下攻擊的措施不得力造成的，與軍情五處沒有什麼關係，但丘吉爾卻認為是軍情五處的罪過；還有1940年1月的皇家彈藥庫爆炸案事件，丘吉爾也將責任歸咎在軍情五處的頭上。就是這兩件本來與軍情五處毫無關係的事，使凱爾被撤職了。這不僅讓凱爾本人感到驚愕，也使整個軍情五處感到憤憤不平。
軍情五處舊址
1940年11月，戴維·皮特裏被任命為軍情五處的新局長，他決定對軍情五處進行一些改革。
在第二次世界大戰期間，軍情五處由30個辦公室組成，分為“行動”和“管理”兩個部門。在歸屬問題上，軍情五處名義上曾先後歸屬陸軍部、內政部管轄，但它實際上一直是首相直接控製的。
二戰期間，軍情五處成功地實施了一係列的行動，其中最著名的有“肉餡行動”和“銅頭行動”。軍情五處設計的這一係列的冒名頂替的欺騙行動，收到了非常好的效果。“肉餡行動”讓1943年7月盟軍在西西裏登陸獲得圓滿成功；1944年的“銅頭行動”同樣讓德軍統帥部錯誤地認定盟軍將要在法國的加來地區登陸，而把防守諾曼底地區的2個坦克師和6個步兵師抽調到加來地區，從而大大減輕了盟軍在諾曼底登陸時的壓力，促成了這次戰役的順利進行。
盡管在第二次世界大戰前，軍情五處內部發生了重大變化，但各處的基本結構並未觸動。它主要由局長、副局長、秘書處和其他七個處編成，每個處都有自己的字母代號，由一名處長領導，幾名副處長和處長助理協助處長工作。這七個處分別是：行政處、反間諜處、保安處、軍事聯絡處、外僑處、國外控製處、政黨處。
反間諜處是軍情五處最重要的一個部門。第一任領導人是賈珀·哈克準將，後來由蓋伊·利德爾接替。該處下設許多科組，其中包括塔爾·羅伯遜的一科一組，主要對付德國間諜；一科三組，負責反破壞；五科一組和三組，負責反顛覆。
同反間諜處有密切聯係的是其他有關的情報單位，如休·特萊弗·羅伯所在的無線電保安局，在薩裏的哈姆康芒審訊中心和郵政總局的信件截收隊。反間諜處許多工作人員是在戰爭期間被破例征召錄用的，由律師、學者、正規軍人、記者以及一些遊手好閑的人組成。
反間諜處在英國的重要工作基礎是地區保安聯絡軍官網，總共有12名地區保安聯絡官。他們與地區專員、當地駐軍司令和警察局長密切合作。艾倫·麥基弗上校領導整個聯絡網。
軍情五處在處理反間諜事務時一直都有一種被掣肘的感覺，那是因為英國法律沒有授予軍情五處拘捕權，它要拘捕間諜必須通過英國倫敦警察局或是別的警察部門，這樣非常容易貽誤戰機，也確實給軍情五處增添了許多麻煩。這種狀況一直到現在也沒有得到改變。
1945年5月，當第二次世界大戰在歐洲結束時，軍情五處著手減少活動，讓大量的工作人員複員，這意味著它的巔峰時期已經過去了。
第二次世界大戰以後，軍情五處的主要任務是清查英國共產黨的活動和蘇聯間諜的滲透活動，這些行動讓其內部出現了信任危機。特別是蘇聯支持德國建立“柏林牆”之後，情報來源被切斷，一度使軍情五處再次陷入危機之中。
另一方麵，戰後的軍情五處也極大地受執政黨的影響，特別是首相對它的信任程度決定了它是“膨脹”還是“萎縮”。這時的軍情五處不再那麼聲名顯赫，它隨著大英帝國的衰敗而有些不盡如人意。許多情況下還得依靠美國的情報機關才能進行有效的間諜活動。但是它高效的運作方式、縝密的組織機構、豐富的作戰經驗仍然是各國間諜不可小視的克星。
二戰以後，西方的情報機構把注意力轉移到冷戰方麵，軍情五處也不例外。
它當時的主要職責就是“反諜保安”，防止別國、特別是共產黨國家的情報間諜活動。這一點和美國聯邦調查局類似，但它不享有警察權力，不能進行人身搜查；如需搜查和逮捕，必須會同倫敦警察廳進行。
冷戰結束後，軍情五處的主要任務是打擊國際國內的恐怖活動，包括愛爾蘭共和軍在國內進行的恐怖活動，防止英國核武器、化學武器及生物武器技術的擴散泄漏，調查國內工會以及其他“抗議組織”的政治活動，防範國外針對英國所從事的各種間諜活動。它依靠廣泛的秘密情報人員進行竊聽、監視、郵檢等手段實施自己的職責。
一般情況下，軍情五處僅在英國本土活動，遇有特殊情況或緊急情況，它也執行海外任務。總之，對軍情五處來說，英國的國家利益是高於一切的。在兩次世界大戰之間，英國的情報機構不僅要對付由納粹主義崛起引起的問題，而且還要對付愛爾蘭民族主義問題。
冷戰時期，情報部門和政治家之間的關係一直很緊張。其中一個具有諷刺意味的事件，就是英國首相威爾遜宣布他自己成了軍情五處的監視目標。1947年10月，他發現有人進入他的家中，一些個人資料被竊，但是卻沒有發現任何破門而入的痕跡。此事發生後，他宣稱自己成了軍事五處的監視目標。他確信軍情五處的右翼成員陰謀反對他，想讓他下台。據說該陰謀與威爾遜對莫斯科的常規訪問和他與蘇聯政黨的聯係有關。
14個月後，威爾遜令人吃驚地辭去了首相職務。
那時，不僅是威爾遜，很多威爾遜內閣的高級領導人都成了軍情五處和美國中央情報局的監控目標。除此之外，在整個20世紀70年代，軍情五處還通過它不斷擴大的部門，監視公眾人物、記者、教師、和平主義者、律師和內閣大臣。許多著名人物都成為它的監控目標。
對所謂的顛覆運動的跟蹤持續了很多年，耗費了軍情五處大量的人力物力，建立了數以百萬計的檔案。而與此同時，真正需要關注的地區卻沒有得到應有的注意。例如北愛爾蘭，那裏雖然需要進行大量的工作，但是在軍情五處和其他情報機構（包括軍情六處）的競爭中，那裏卻一直處於低效、管理混亂、錯誤迭出和自相殘殺的狀態中。當時曾有一次由軍情五處領導的行動，其目的原本是揭露宗派主義殺手，但是由於假情報的幹擾，最後竟變成針對工黨政府部長們的行動。