參戰
到1940年，日本在1937年時三個月占領中國的計劃徹底破產，戰爭物資短缺，於是趁法國向德國投降之際占領了法屬印度支那，以補充在中國戰場的供給。但此舉威脅到了英國在緬甸和馬來半島的利益，於是羅斯福要求日本撤軍，遭到拒絕後宣布對日本實行多項戰略物資禁運，使日本受到重創。德國開始進攻蘇聯後，日本覺得南進已無後顧之有，遂不再顧忌英美太多。
於是日本於1941年制定進攻英美荷在東南亞的殖民地的計劃，首要目標是荷屬東印度的油田，其他則有馬來半島、菲律賓、緬甸等地。但他們知道如果進攻菲律賓，美國一定不會袖手旁觀，不如先下手為強。經過詳細分析，山本五十六認為美國艦隊的主力是戰列艦，其在海戰中的優勢地位已成過去。山本五十六早在1927年就對空中武力為新一代戰爭形態的想法，1940年在歐洲塔蘭托戰役中英國皇家海軍以24架飛機搭載魚雷去攻擊意大利海軍戰列艦，英軍以損失2架飛機的代價癱瘓3艘意大利戰列艦，更印證了他的想法。此外，留學過美國的山本知道其工業潛力是日本遠遠比不上的，一旦陷入消耗戰日本必敗無疑，所以只能速戰速決。
於是山本率領軍隊偷襲美軍珍珠港，擊沉及重創美軍8艘戰列艦、3艘巡洋艦、3艘驅逐艦，摧毀188架戰機，造成2,402人死亡和1,282人受傷。珍珠港事件發生後，羅斯福發表著名的《國恥演說》，對日宣戰，隨即中國國民黨政府也對日宣戰；德國、意大利根據軸心國條約對美宣戰，美國由此參與第二次世界大戰。對於珍珠港事件，一直有陰謀論認為美國提前知道日本的計劃，但為了讓國內孤立主義勢力放棄立場，只好用此苦肉計來讓人們同意參戰。
早期太平洋戰場
日本在偷襲珍珠港的同時還兵分五路，第一路入侵菲律賓，炸毀美國停放在馬尼拉附近機場的半數飛機，摧毀馬尼拉灣的甲醚地海軍基地。占領馬尼拉後押送美，菲俘虜步行1000多公里，導致數千人死亡，被稱為“死亡行軍”。第二路占領香港；第三路占領泰國和緬甸，將那裡的英軍趕入印度；第三路進攻馬來半島，迫使當地10萬英軍投降；第三路進攻荷屬東印度群島，占領加里曼丹，蘇拉威西，東帝汶和蘇門答臘島。五路軍隊在不到半年時間內，打敗美，英，荷蘭的遠東部隊，控制了1.5億人口和近400萬平方公里土地。
太平洋戰場初期受挫後美英調整戰略，重新劃分戰區，加強與中國合作。與1942年4月派出16架中型轟炸機從航母起飛空襲東京，然後飛到中國降落，極大的震動了日本。1942年5月獲取日本海軍指揮部的秘密通話後，在所羅門群島珊瑚海對途徑的日本軍隊發動突襲，以1比5的戰損造成日本損失軍艦5艘，飛機100多架和3000多士兵。這是日軍在太平洋戰場首次受挫，極大的影響了士氣，被迫推遲入侵莫爾茲比港計劃。
然後又獲取日軍秘密電報，在中途島截擊日軍突襲部隊，發生激戰。造成日本損失航空母艦4艘，重型巡洋艦1艘，驅逐艦3艘和飛機275架。中途島戰役是太平洋戰場的轉折點，從此主動權轉入美國手中。在此基礎上美國主動發動瓜島戰役，使日軍傷亡2.5萬人，艦艇24艘，飛機600架。瓜島之戰後日軍被迫處於戰略守勢，而美軍則轉入全面進攻。
非洲戰場
英美對德意的戰爭在最初有兩個計劃，一是直接在歐洲開闢第二戰場的“大槌作戰”，二是先在北非登陸的“體育家計劃”。英國認為當時蘇德之間的戰局膠着，如果德國可以打敗蘇聯，英美再來一個黃雀在後，他們就能獲取最大利益，所以極力說服美國先打北非。美國起初並不同意，參謀總長馬歇爾認為這個計劃既無效又浪費，但無奈太平洋戰場投入兵力過多，在地中海的艦船不多，依賴英國，最後同意了這個計劃，而丘吉爾也把“體育家計劃”改名為“火炬計劃”安撫美國。
1942年11月英美聯軍在艾森豪威爾的率領下在北非登陸，然後說服已經投降德國的法國駐守北非偽軍與盟軍合作，於11月底占領摩洛哥和阿爾及利亞，直逼突尼斯。德國為了守住北非，牽制英美軍隊，調集部分德軍前去救援。但北非的軸心國軍隊缺額很大，後勤供應困難，士氣低迷，經過近一個月戰鬥，北非25萬德意聯軍投降。
關於軸心國軍隊士氣低迷，有一個搞笑的真實戰例：盟軍登陸之前，一次隆美爾和他的德國軍隊正在追趕英國人，意大利132裝甲師則負責側翼的防守。當132師與英國第22裝甲旅遭遇後，雖然自己有意大利最頂級的裝備，還是作出了向英軍投降的決定。但英國對意大利軍隊的投降置之不理，無奈之下意大利132師只好進行戰鬥，不到兩個小時就把英軍打的潰不成軍。
北非戰場的勝利從根本上改變了地中海的局勢，粉碎了德國，日本在中東和印度會師的計劃，為後面在西西里島登陸創造了條件。
北非戰事結束後羅斯福和丘吉爾於1943年初在摩洛哥會談，討論後續戰略，他們還邀請了斯大林，但蘇聯戰事吃緊，斯大林沒有去。在這次會議上決定1943年的作戰計劃是：登陸西西里島，迫使意大利退出戰爭；消除德國潛艇威脅，確保大西洋交通安全；加強對德戰略轟炸，儲備橫渡英吉利海峽的力量，把在法國登陸行動推遲到1944年；在遠東和太平洋戰場，支持中國，以擊退日本。也是在這一次會議上，羅斯福提出了迫使軸心國“無條件投降”的原則。
