Hitlerova odvaha po rokoch ,,uzmierovania“ vzrástla, ale nemecká invázia do Poľska napokon prinútila Veľlú Britániu a Francúzsko vyhlásiť Nemeckú vojnu. Nemecko, Taliansko a Japonsko, tri mocnosti Osi, chceli obsadiť nové územia. Hitler po rozbití Česko-Slovenska neočakával nijaké medzinárodné vojenské akcie proti svojim plánom na ďalšiu expanziu. S cieľom odraziť akúkoľvek vojenskú hrozbu z východu podpísal v auguste 1939 so Sovietskym zväzom zmluvu o neútočení (Ribbentropov-Molotov pakt). Obe krajiny sa tajne dohodli, že si rozdelia východnú Európu. Napriek výzvam zo strany premiéra Chamberlaina, Prezidenta Roosevalta a pápeža Hitler, ktorý sa cítil bezpečný pred akoukoľvek vojenskou hrozbou, vpadol 1. septembra 1939 do Poľska.

Veľká Británia a Francúzsko o dva dni nato vyhlásili Nemecku vojnu. Vojská Sovietskeho zväzu, ktorý podpísal s Nemeckom pakt o neútočení, potom vpadli do Poľska z východu. Poľsko bolo rozdelené medzi Nemecko a ZSSR. V apríli 1940 nemecké jednotky vtrhli do Dánska a Nórska a v máji napadli Belgicko, Holandsko a Francúzsko. V júni vstúpilo do vojny Taliansko, Britské vojská, vyslané do Francúzska, boli po útoku nemeckých vojsk nútené ustúpiť do Dunkerque, skadiaľ ich evakuovali do Británie. Hitler, ktorý mal väčšinu Európy pod vojenskou kontrolou, plánoval inváziu do Veľkej Británie.

Spojené štáty americké zachovávali stále neutralitu. V júli 1940 Luftwaffe (nemecké vojenské letectvo) začalo útočiť na ciele v Británii. Neúspešná letecká bitka o Britániu prinútila Hitlera vzdať sa plánu na inváziu do Veľkej Británie. Namiesto toho obrátil svoju pozornosť na nočné bombardovanie britských priemyselných centier, veľkomiest a lodeníc. Nálety trvali do mája 1941, ale nezlomili morálku Veľkej Británie, ktorá dostáva zo Spojených štátov amerických materiálnu pomoc. Taliani medzičasom vpadli do Grécka a severnej Afriky. Britské vojská porazili Talianov v severnej Afrike, ale v apríli 1941 Hitlerove vojská obsadili Grécko a Juhosláviu, aby tak pomohli Mussoliniho vojskám v Európe. Nemci vytlačili Britov z Grécka a vo februári 1941 poslali do severnej Afriky veľkú armádu pod velením generála Rommela. Jeho elitným jednotkám sa podarilo zatlačiť Britov späť do Egypta.
V júni 1941 Hitlerove jednotky, povzbudené vojenskými úspechmi na západe, chceli získať prístup k zásobám Kaspickej ropy, a preto podnikli mohutný útok na Rusko. Nemci zatlačili ruskú armádu až k Leningradu, Moskve a Kyjevu. Ale počas drsnej sovietskej zimy prišli v krutých bojoch o veľkú časť predtým dobytého územia. V auguste 1941 britský ministerský predseda Winston Churchill a americký prezident Franklin D. Roosevelt podpísali Atlantickú chartu- dekláraciu povojnového usporiadania sveta, ktorá sa stala základom pre vznik širokej antihitlerovskej koalície.

V decembri Spojené štáty americké vstúpili po útoku Japoncov na Pearl Harbor do vojny. Medzičasom spojenecké vojská odišli do severnej Afriky, aby zastavili Rommelov postup na Egypt. V novembri 1942 Spojenci vyhrali rozhodujúcu bitku pri al-Alamejne v Egypte proti Nemcom a Talianom. Na východe Rusi zaútočili proti nemeckým vojskám pri Stalingrade a prinútili ich ustúpiť. Tieto dve víťazstva spojencov znamenali zvrat vo vojne na západe.

V roku 1942 a 1943 nemecké ponorky útočili na lode voziace výzbroj a zásoby do Veľkej Británie. Hrozbu zastavenia dodávok odvrátila námorná a letecká obrana. Roku 1943 Veľká Británia a USA začali intenzívne bombardovať nemecké priemyselné strediská a mestá. V júli sa britské a americké jednotky vylodili na Sicílii a v septembri v Taliansku, čo spôsobilo Mussoliniho pád a Taliansko sa vzdalo.

Na východnom fronte ruské vojská pomaly tlačili fašistické vojská späť do Nemecka. Keď sa Spojenci 6. júna 1944 (deň D) vylodili vo francúzskej Normandii, vytvoril sa v Európe druhý front. Nemci sa pokúsili v Ardénach o mohutný protiútok, ale v januári 1945 museli ustúpiť.

Sovietska armáda začala postupovať na Berlín. Spojenci sa dostali na nemecké hranice v decembri. V marci Spojenci prekročili Rýn a v apríli sa Červená armáda dostala do Berlína. Hitler 30. apríla spáchal samovraždu. Dňa 7. mája Nemci bezpodmienečne kapitulovali. Svet sa čoskoro dozvedel o najextrémnejšom príklade genocídy v dejinách- 12 miliónov ľudí- najmä Židov, Rómov, homosexuálov a ďalších obetí Hitlerovej perzekúcie bolo zavraždených, väčšinou v koncentračných táboroch. Takmer polovicu tvorili Židia.

Japonsko sa v septembri 1940 spojilo s Nemeckom a Talianskom, ale nezapájalo sa zatiaľ do bojov.