Le 15 mai 1940, cinq jours après l'invasion des armées allemandes, et deux ans avant la rafle du Vel' d'Hiv, le gouvernement de la IIIe République, qui était sur le point de s'effondrer, décida de faire interner au Vélodrome d'Hiver des femmes considérées comme « indésirables ». C'étaient des réfugiées, souvent de nationalité allemande, ayant fui l'Allemagne par antinazisme.

5 000 environ y furent parquées durant une à trois semaines, sans moyens d'hygiène, quasiment sans toilettes, mais toutefois avec eau et nourriture. De là elles ont généralement été expédiées au camp de concentration de Gurs, dans les Pyrénées, avant d'être livrées aux nazis. Certaines réussiront à s'échapper et quelques-unes seront à nouveau enfermées au Vel' d'Hiv les 16 et 17 juillet 1942.

Beaucoup plus tard, le Vel' d'Hiv a repris du service en août 1958 pour y parquer des détenus algériens, sur décision de Maurice Papon qui venait d'être nommé préfet de police.