在二战时期，首项并且是最重要的城市防空措施是建立一套有效的防空警报系统。这包括在城市各个角落安装大量的防空警报器，一旦侦测到敌机接近，这些警报器就会发出警报，警告市民立即到达最近的防空洞或其它避难所。如英国在二战期间，就建立了一套覆盖全国的防空警报网络，以最快速度将空袭信息传达给民众。
为了保护民众在空袭时的安全，各城市还大规模建设了防空洞和避难所。这些设施多为地下建筑，具有一定的防爆、防火功能，足够容纳大量人群。伦敦地铁在二战期间就曾被作为临时避难所，保护了许多平民的生命安全。
除了被动防御措施外，主动防御也是城市防空中不可缺少的一环。各国城市上空部署了大量防空炮和机枪，构建起一道道火力网，以抵御敌机的轰炸。也有一些国家部署了初期的地对空导弹系统，尽管这些武器当时尚处于发展阶段，但也在一定程度上增强了城市的防空能力。
为了更有效地组织城市防空，许多国家还成立了民防组织，成员包括普通百姓和专业人士。这些组织负责监视敌机、传达警报、指导市民疏散、扑灭初期火灾以及提供急救服务等。民防组织的建立极大提升了城市的应急反应能力和民众的防空意识。
黑暗化是二战期间城市广泛采取的一项防空措施。即在夜间将城市内所有可能泄露光线的设施进行遮掩，使得城市从空中看去一片漆黑，以此来降低被敌机发现和定位的风险。这种措施虽然对民众的日常生活造成了一定的不便，但对保护城市免受夜间空袭十分有效。
战时宣传和教育也是城市防空措施的重要部分。政府和军方通过广播、报纸、传单等多种方式，向市民普及防空知识和紧急疏散指南，提高他们的自我保护能力和应急反应能力。还通过宣传树立了民众的战时意识，增强了他们在面对空袭时的心理承受力。
城市防空还包括对被破坏设施的快速修复和应急服务的提供，以尽快恢复城市的正常运作。这包括道路的快速修复、电力和水供应的紧急恢复以及医疗救援服务的及时提供。这些措施有效降低了空袭对城市功能的长期影响，加快了战后重建的速度。
二战时期城市防空措施的实施是一项复杂而严峻的任务，它考验着一个国家的科技能力、组织能力以及民众的应变能力。通过对以上防空措施的实施，虽不能完全避免战争带来的损害，但至少在很大程度上减少了民众的伤亡和财产的损失，为最终的胜利提供了坚实的基础。这些措施的成功与否，不仅体现在其技术和物质基础上，更重要的是体现在人民的团结意志和牺牲精神上。
