同月，日本从已经占领的泰国，进入缅甸南部，击败把重心放在印度的英军，迅速推进到仰光。中国远征军和英军没有达成良好配合，致使缅甸很快全部落入日军之手——除了实现中南半岛的占领外，日军还可以借此封住中国的唯一陆上军援补给线。
为抢夺荷属东印度群岛上的战略资源——尤其是日本紧缺的石油、锡等，当时日军的军用石油储备仅能维持三至五个月。为了避免苏门答腊岛上的石油设备因战火受损，日军还采用了空降登陆。2月下旬，日本与爪哇岛域的盟国海军激战并重创之，迫使余下的盟国海军撤向澳大利亚。
到这一步为止，日本人在东南亚陆地及海上的进攻可谓势如破竹。
然而，过度的扩张，也让日本海军很快成了强弩之末——中途岛之战便是明证。1942年3月，日海军打算突击中途岛，诱引美太平洋舰队前来支援，迫使其提前进行决战，以增强日在太平洋的海上制控权。同时，亦可阻止美飞机从舰上起飞轰炸日本——因为之前便发生过美军飞机从接近日本本土的航母上起飞轰炸东京，然后一路飞到中国东南沿海降落的事。
1942年6月，双方在中途岛大战，日本四艘大型航母全被击沉，而美国仅损失一艘，更重要的是日本的精英飞行员损失殆尽。这场海战使日本丧失了海上战斗的战略主动权——加上美国强大的造船补给能力，即使是按一对一的比例跟日本耗，日本也打不起。而美国这还只是把30%的精力放在太平洋战场，其他精力注重于欧洲战场。山本五十六在开战前关于日本只能坚持半年的预判，成为现实。半年后的各岛战斗中，日本进一步陷入缺乏强大海空支援的境地。
此后，美军兵分两路，分别从中太平洋和西南太平洋发动反攻。而日军则采取防御战略，企图坚守其岛屿防线。其目的为迫使美军面对长期苦战，而自动放弃其反攻意图。
两军的海上对垒，是人类有史以来，在辽阔的太平洋上所进行的最惨烈、最悲壮的战争——嗡嗡的马达声和轰隆隆的炮弹声中，整个太平洋几乎燃烧起来。
与太平洋战场相比，此时日军在西面的侵华战场上则处于相对平静的阶段——中、日双方陷入僵持。在发现自己的武力进攻无法再度延伸以征服整个中国后，日本一方面加强了对占领区的统治，达到以战养战的目的，一方面通过围困中国对外联系的通道，欲使中国政府就范。
但是，和德国人一样，日军这种两线作战实在太耗体力了——自大的战争狂热以及良好的作战能力确实可以迅速、有效地解决许多问题，但一旦超过了极限程度，这种狂热反而会加速体力消耗，直至死亡。日军当年侵略中国时，把中国人的抵抗意志和能力估计过低，所以才会陷入泥沼而不能自拔，现在对于美国的估计还是犯了老毛病。
当时日陆军共有51个师、58个旅，共210万人，而中国的关内战场却有21个师、20个旅，牵制了近百万的日军。在太平洋战争之初，日本因与中国已经开战四年，整个国家正处于良好的战争状态。而英国人重点根本不在亚洲，至于美国人则是刚刚动手，所以日本人取得了暂时的优势。可是一旦美国也进入状态后，日军的败亡速度超出了他们在战争之前所作的最坏打算。
日本在西南太平洋方向，最远打到所罗门群岛。为了巩固这里，他们在瓜岛上修建了机场。1942年8月，机场完工。这给美国和澳大利亚之间的交通带来极大不利，双方从8月开始至第二年2月，进行了6个月的争夺。大小战30余次，各损失驱逐舰以上舰只24支。美军参战士兵约6万，伤亡6000；日军参战3.5万，被歼2.4万。
此时美军强大的工业后援力优势开始显现——完全打得起，而日军则最终偷偷撤离。到1944年7月，日军在西南太平洋阵地上失去了新几内亚、马绍尔群岛、马里亚纳群岛等据点，其势力被渐渐压缩到近亚洲大陆的太平洋。
东条英机下台后，日本开始寻求苏联的调停，希望能借此缓和美国的无条件投降要求。但在1944年9月的内阁会议中又因为考虑到苏联必然会索取高价，遂决定暂不采取行动——而美国人的打击则越来越猛烈。
1944年10月，在莱特湾之战中，日本海军参战4艘航母全部被毁，远洋作战能力几乎荡然无存。1945年3月开始，美国人开始攻打冲绳岛，但代价惨重，最终付出了伤亡7.5万人的巨大代价。日本人很清楚美国人的下一步就是打进日本本土，但仍不愿就此求和。高层甚至认为日本人打算在本土决一死战，绝不投降，实在不行，就撤往中国东北继续作战（如果日本拥有庞大的纵深国土，这一招还是有效的，但可惜的是日本没有）。
此时的日本人，预测美军将在九州岛登陆，然后再进入本州。至于时间，他们认为自己还有半年。日本的计划是，先在美国可能登陆的地区构筑工事，以争取更多的时间。另一方面，日本人还有3000余架飞机可用以对美国海军发动自杀式攻击。
相对于日军“英勇”的自杀式攻击，美军对日本的进攻亦毫不留情——1945年3月9日，美国空军对东京进行了一次大规模的燃烧空袭，以平民人口为攻击目标。这是有史以来最惨烈的空中攻击，甚至于超过广岛、长崎的原子弹攻击，杀死8.4万人，将25平方公里地区(占全城25％)变为废墟。
这样的攻击继续进行直到停战为止，一共摧毁287平方公里的地区，占所攻击6个城市中的都市区之40％，2200万人无家可归，占日本总人口的30％。平民伤亡人数共220万人，其中死亡者为90万人。这个数字远超过日军在太平洋战争中约78万人的伤亡总数。
1945年8月6日、9日，美国人把刚研制成功的原子弹使用在了日本的广岛和长崎。广岛大约死了7.1万人，全城变为废墟，长崎约死了3.5万人，而这些并不包括放射性物质的长期影响。
后世有些学者则认为原子弹的战略意义并没有想象中那么大。首先，日本人对媒体传播有严密的控制，原子弹的震慑作用被控制在局部范围内；其次，在当时，原子弹的威力没有强力燃烧弹可怕——两颗原子弹造成的死亡数据只是燃烧式空袭的七分之一，而在当年8月，美军的B—29飞机每周出击超过1000次，累计造成的杀伤力大于两颗原子弹。
而从客观上看，日本高层的最终投降除了因为原子弹的威力，美国人的资源封锁之外，还有苏联人在中国东北的军事行动——显然苏联人出兵东北可谓“压死骆驼的最后一根稻草”（苏联这一举动的另一巨大影响是，中国从此失去了外蒙古——当时为蒙古人民共和国）。
不过苏联人的这一行动也有着自己的利益考虑：斯大林虽早已承诺结束欧战之后即加入对日本的战争，但他却一直心存观望，并未迅速行动。其原因和两年前的丘吉尔有点像，就是坐山观虎斗，让日本去消耗美国的实力，而使苏联坐收其利。
但当第一颗原子弹投在广岛之后，斯大林就感觉到局势已开始急转直下，若不迅速投入战争，将可能会丧失分享胜利果实的机会，所以才在8月9日发动攻击，而这也构成最后一击。
这一战，苏军调集了158万人的部队与大量的火炮、坦克、飞机，向在中国东北的97万日本关东军发动三路进攻。到8月14日，已在不同方向给日军以严重打击，向前推进50公里至500公里，完成了对沈阳、长春、吉林、哈尔滨与齐齐哈尔等地日军的分割与包围，使日军全线基本上失去有组织的抵抗。
当日本首相铃木获知苏军在中国东北势如破竹地打败自己的王牌陆军——关东军时，失望至极：
“关东军会这样脆弱吗？那一切都完蛋了！”
8月15日，日本天皇向全国广播了接受《波茨坦公告》，实行无条件投降的诏书。
至此，二战完全结束。
