Во время оккупации, в 1941 году, Войтыла с товарищами образовали так называемый театр «Рапсодия», который вначале не выходил за рамки любительского объединения. Однако вскоре этот коллектив стал профессиональным. Члены театра видели в актере человека-миссионера, священнослужителя Талии, задачей которого является воспитание нации, поддержание бдения национального сознания, главным образом в годы оккупации. Товарищи Войтылы считали, что у него есть все данные стать большим актером и режиссером.
В 1942 году Кароль Войтыла принял решение принять стезю священнослужителя; именно в это время его внимание все определеннее обращается к призванию духовного отца. Однако осуществление этого было непростым делом. После оккупации Кракова немцы закрыли городскую архиепископскую семинарию. Тогдашний архиепископ, князь Адам Стефан Сапега, организовал тем не менее так называемую тайную семинарию; в ней «внештатно» могли обучаться такие молодые люди, которые наряду с повседневным трудом хотели подготовиться к профессии священнослужителя. В эту нелегальную семинарию был принят и Кароль Войтыла. В последние недели оккупации семинаристы жили уже в архиепископском дворце, и, поскольку город избежал осады и штурма, в середине октября 1945 года краковчане со сравнительно малыми потерями обрели освобождение. После этого в Кракове быстро нормализовалась и церковная жизнь, тайная семинария легализировалась, воспитанники получили возможность закончить курс обучения.
1 ноября 1946 года в капелле краковского архиепископского дворца архиепископ Сапега посвятил Кароля Войтылу в священники. Молодой помощник священника Краковской епархии через несколько дней, следуя указанию своего архипастыря, уехал в Рим, в город, являющийся столицей мирового католицизма, а также носителем той католической церковной культуры, без усвоения которой клирик вряд ли может подняться над провинциализмом и мыслить категориями мировой церкви.
Последующие два года пребывания в Риме открыли новую главу в жизни «свежепосвященного», никогда не выезжавшего за пределы Польши молодого священника. Он продолжил свое образование в «Ангеликуме», доминиканском университете Святого Фомы. Главный круг его интересов составляли философия и этика; в первую очередь он основательно изучал этику, можно сказать, до самого его избрания папой.
Летом 1948 года Кароль Войтыла вернулся из римской научной командировки в Краков. В 1949 году он защитил на теологическом факультете Ягеллонского университета написанную им в Риме докторскую диссертацию по тематике моральной теологии. Однако архиепископ в соответствии со старым мудрым правилом заслал для начала молодого доктора в захолустный сельский церковный приход капелланом, то есть на должность помощника священника. Однако пребывание в роли сельского капеллана не было ссылкой, а явилось лишь коротким эпизодом на пути Войтылы, готовившего себя к теоретической деятельности. Но фактом является и то, что, побывав сельским духовным пастырем, он имел возможность узнать жизнь тогдашней польской деревни, жизнь глубоко верующего крестьянства, его повседневные заботы, а также и саму польскую церковь «взглядом снизу».
Через год, в 1949 году, архиепископ Сапега вернул Войтылу в Краков, и начиная с этого момента и вплоть до его избрания папой Кароль Войтыла был в центре интеллектуальной жизни этого города. Его первое назначение здесь было связано с воспитанием молодежи: архиепископ назначил его руководителем духовно-пастырской работы в университете. 1951 год принес новый поворот в жизни Войтылы: он приступил к изучению философской антропологии немецкого философа Макса Шелера. Так, начиная с 1951 года он в течение двух лет слушал лекции по этике на теологическом факультете Ягеллонского университета. Войтыла несомненно продвинулся и в научной работе и на основе своих исследований Шелера в 1953 году выдержал конкурс на приват-доцента в Люблинском католическом университете. В эти годы им опубликовано много научных работ. В 1954 году он принял предложение возглавить институт этики Люблинского университета (руководство институтом он осуществлял из Кракова). Войтыла зарекомендовал себя отличным профессором, который наряду с преподаванием продолжал заниматься научной работой, литературой и духовно-пастырской деятельностью. Папа Пий XII 2 июля 1958 года присвоил Каролю Войтыле сан титулярного епископа, и Войтыла стал помощником тогдашнего епископа-администратора Краковской апостолической епархии. Будущий папа стал, таким образом, епископом сравнительно молодым — в 38 лет. В качестве помощника епископа большой Краковской епархии он должен был выполнять управленческие функции. В этой ипостаси епископ Войтыла смог детально познакомиться со сложным механизмом управления церковью и в ходе посещений церковных приходов — со всей епархией, с ее повседневной пасторской действительностью, а благодаря этому — с польской католической церковью и с подлинной картиной «реального социализма».
Однако исполнение епископских обязанностей отнюдь не мешало ему продолжать научную работу. Кароль Войтыла занимался главным образом проблемами этики, и особенно вопросами сексуальной этики, а точнее, христианским пониманием этих категорий, их отношением к религии, к вере. В своих трудах он пользовался хотя и современной, но в основном феноменологической методикой; в ней находили выражение традиционные положения церкви. Воздействие этих основных научных установок сказывается и поныне в его папских проповедях, в намерениях и устремлениях Апостольского престола.
Среди высоко поднявшихся церковных иерархов Кароль Войтыла выделялся не только как ученый, литератор, прекрасный знаток многих иностранных языков, но и своими спортивными наклонностями, которые он полностью сохранил; более того, он отличался и поэтическим даром, что в условиях церкви, особенно тогдашней польской церкви, считалось чуть ли не скандальным делом. С ранней юности Войтыла писал стихи, которые и в бытность его уже священником и епископом публиковались и в католической печати (правда, под различными псевдонимами). В 1960 году епископ Войтыла написал, а затем и опубликовал под писательским псевдонимом Анджей Явиен пьесу «Лавка золотых дел мастера» («Лавка ювелира») о супружеской верности. Пьеса с тех пор переведена на многие языки и с успехом ставилась на сценах крупных театров.
На первую сессию II Ватиканского собора титулярный епископ Кароль Войтыла прибыл в качестве викария Краковского епископства, а покинул Рим после торжественного закрытия собора, в декабре 1965 года, общеизвестным и пользующимся большим авторитетом архиепископом. Духовный пастырь Войтыла считал важным пастырский характер II Ватиканского собора; главной целью этого могло бы быть обновление христианской духовности. На соборе он выступал уверенно, умно и с успехом, что можно отнести — наряду со знанием языков — и к его оригинальному мышлению. Кардиналы и епископы мировой церкви хорошо узнали Войтылу за годы собора (1962–1965); со многими он установил и личные контакты. Авторитет принесли ему сравнительно частые, ясные и действенные выступления, сыгравшие роль в окончательном формулировании отдельных документов собора. Войтыла обратил на себя внимание не только своими выступлениями на пленарных заседаниях, но и успешной теологической работой, проделанной им в комиссиях.
18 января 1964 года папа Павел VI назначил титулярного епископа Кароля Войтылу архиепископом и митрополитом Кракова. 18 марта того же года нового митрополита официально ввели в этот сан в Вавельском архиепископском кафедральном соборе, и тем самым Войтыла стал самым молодым главой епархии в польской церковной иерархии. Его церковная карьера стала круто подниматься вверх. 26 июля 1967 года на тайной консистории папа Павел VI объявил, что среди других он возводит в сан кардинала и краковского архиепископа. На другой день в Сикстинской капелле на полуофициальном заседании консистории папа надел архиепископу Войтыле на голову красный берет. Тем самым польский кардинал был произведен в иерархи, имеющие право избирать папу и быть избранным папой.