Em 1º de setembro de 1939, a Alemanha invadiu a Polônia. A Inglaterra e a França finalmente reagiram ao expansionismo de Hitler e declararam guerra à Alemanha. Começava a Segunda Guerra Mundial. Enquanto isso, respaldada por seu pacto com a Alemanha, a União Soviética se apossava da Polônia Oriental e invadia a Finlândia.

Em 1940, Hitler avançou sobre a França e o norte da África. Em seguida, dominou a Hungria, a Romênia, a Bulgária e a Eslováquia. A Grécia e a Iugoslávia foram submetidas logo depois.
Em junho de 1941, em claro desrespeito ao pacto estabelecido com Stalin, Hitler ordenou a invasão da União Soviética. A expansão para o território soviético era uma antiga aspiração do líder nazista, que já a anunciara em seu livro Mein Kampf, escrito no início da década de 1920.

No final desse ano, também os Estados Unidos entraram na guerra, depois que sua base de Pearl Harbor, no Pacífico, foi atacada pela aviação japonesa. Aliado da Alemanha e da Itália, o Japão empreendia uma agressiva política de expansão na Ásia.
A guerra se generalizou, desenvolvendo-se em três frentes: ocidental, oriental e do Pacífico.

Na frente oriental, embora com relativo sucesso no início, o exército alemão enfrentou a incansável resistência dos soviéticos. O exército soviético empregou a tática de "terra arrasada": tudo era retirado por trem e levado para as regiões orientais do país: fábricas, máquinas agrícolas, gado e também a população. O que não podia ser levado era destruído. Isso acabou dificultando seriamente o avanço alemão. Mesmo sofrendo baixas consideráveis, Hitler ordenou que seus comandados "continuassem o avanço, até o último homem”. Seu objetivo era apossar-se dos campos petrolíferos do Cáucaso e das indústrias militares de Stalingrado.

No auge do avanço, a frente de guerra se estendia de norte a sul da União Soviética. Os alemães sitiaram Leningrado por dois anos e chegaram perto de Moscou. Mas os soviéticos, beneficiados pelo inverno e contando com reforços trazidos de outros pontos do país, resistiram e impuseram a mais importante derrota aos alemães, na batalha de Stalingrado (setembro de 1942–janeiro de 1943).

Começava aí o recuo nazista, enquanto o exército soviético ia avançando sobre as zonas ocupadas. Conseguiu retomar a Bulgária, a Hungria, a Tchecoslováquia, a Polônia e a Finlândia e marchou com decisão sobre a fronteira oriental da Alemanha.
Enquanto isso, o ataque combinado de ingleses e americanos libertou a França, os Países Baixos e a Bélgica, fechando o cerco a Hitler pela frente ocidental.

Em fevereiro de 1945, Stalin, Franklin Roosevelt (presidente dos Estados Unidos) e Wiston Churchill (primeiro-ministro britânico) reuniram-se na Conferência de Yalta para acertar os detalhes da grande ofensiva contra a Alemanha, fixar as zonas de ocupação do território germânico pelas potências aliadas e reformular o mapa europeu.
Em abril de 1945 os soviéticos cercaram Berlim e Hitler se suicidou. Em maio as tropas alemãs capitularam nas diversas frentes de batalha.
A União Soviética teve o maior número de mortos na guerra: 20 milhões de pessoas. Nenhum outro país contou tantas vítimas e nenhum resistiu mais firmemente aos avanços das tropas de Hitler.
Na Conferência de Potsdam, realizada em julho de 1945, Stalin, Churchill e Harry Truman (sucessor de Roosevelt) reuniram-se para definir o destino da Alemanha derrotada. Além da desmobilização completa de suas forças armadas, da redução de seu parque industrial e da obrigatoriedade de pagar pesadas repa rações de guerra, a Alemanha teve seu território dividido em quatro zonas de ocupação, a serem administradas pela União Soviética, Inglaterra, Estados Unidos e França.

Os Estados Unidos e a União Soviética emergiram da Segunda Guerra Mundial como as duas maiores potências do planeta.