השתתפות ברית המועצות במלחמת העולם השנייה החלה בקרב חלקין גול נגד היפנים במונגוליה בין מאי לאוגוסט 1939. מאוחר יותר אותה שנה, בהיותה מתוקף הסכם ריבנטרופ–מולוטוב, פלשה ברית המועצות לפולין כשלושה שבועות לאחר פלישת הגרמנים למדינה, ושתי המדינות חילקו את פולין ביניהן. במהלך 11 החודשים הבאים כבשו הסובייטים גם את המדינות הבלטיות וסיפחו אותן. במקביל, ברית המועצות סייעה לגרמניה במאמץ המלחמתי נגד מערב אירופה כחלק מהסכם המסחר הגרמני-סובייטי משנת 1939 והסכם המסחר הגרמני-סובייטי משנת 1940 וסיפקה לגרמניה חומרי גלם שנמנעה גישת גרמניה אליהם בעקבות הסגר הימי הבריטי. בתוך כך המשיכה ברית המועצות להשלים את כל סעיפי הסכם ריבנטרופ–מולוטוב ובעקבות סירובה של פינלנד לדרישות הסובייטיות להקמת בסיסים צבאיים בשטחה ומסירת שטחים, פלשה ברית המועצות ב-30 בנובמבר 1939 לפינלנד, ופרצה מלחמת החורף, שבסופה חתמו שני הצדדים על הסכם השלום במוסקבה. מאוחר יותר סיפחה ברית המועצות גם את חבל בסרביה, שגרם לרומניה לחתום על ברית עם גרמניה.
ב-22 ביוני 1941 פתחה גרמניה הנאצית בהתקפת פתע גדולה על ברית המועצות. למרות האבדות הגדולות שלהם, הצליחו הסובייטים להיות אחראים ל-80% מהאבדות של הגרמנים במלחמה כולה. כתוצאה מכך, מאחר שרוב הכוחות הגרמניים התרכזו בחזית המזרחית, ברית המועצות הצליחה לבלום ולהסיג את הגרמנים בחזרה למדינתם לאחר שבעלות הברית פתחו בפלישה לנורמנדי.
לאחר התקדמות ראשונית, ספג הוורמאכט את תבוסתו הראשונה בקרב על מוסקבה. הגרמנים ובעלי בריתם ניסו במהלך 1942 להתקדם דרומה, לקווקז, אולם אחראי שישה חודשי לחימה נוספים, הם ספגו תבוסה נוספת בקרב סטלינגרד, אירוע שנחשב, יחד עם קרב אל עלמיין בצפון אפריקה, לנקודת המפנה במלחמה. בסוף 1943, בעקבות קרב קורסק, זכה הצבא האדום בשורת ניצחונות, שהגיעו לשיאם בהתקדמות הסובייטים למזרח אירופה ב-1944 ולגרמניה גופא ולברלין ב-1945. הלחימה נגד ברית המועצות גרמה לאובדן חיי אדם (הן צבאיים והן אזרחיים), בהיקף גדול יותר מכל מדינה כלשהי במלחמה.
לאחר תום המלחמה באירופה והטלת פצצת האטום על הירושימה, והפצצה הנוספת שהוטלה על נגסאקי, הצטרפה ברית המועצות למלחמה בחזית היפנית, כמו שהבטיח סטלין לרוזוולט כי תוך 100 יום ממועד סיום המלחמה באירופה, ברית המועצות תתחיל להילחם ביפן.
בעקבות המלחמה, ברית המועצות, כאחת המנצחות הראשיות במלחמה, זכתה במושב קבוע במועצת הביטחון של האו"ם. לאחר המלחמה הורחב מעגל ההשפעה הסובייטי לכדי רוב מזרח אירופה, דבר שבא לידי ביטוי בברית ורשה. ברית המועצות נחשבת לאחת משתי המעצמות הגדולות לאחר המלחמה הקרה.
ארמניה ניצלה מההרס והחורבן שהשתוללו ברחבי מערב ברית המועצות בעקבות הפלישה הגרמנית. לעומת זאת, הנאצים מעולם לא הגיעו לדרום הקווקז. בתחילת המלחמה התגוררה בארמניה אוכלוסייה של מיליון ו-320 אלף בתחילת המלחמה ב-1939 וכ-300–500 אלף ארמנים שירתו בחזית, מתוכם כמחצית לא חזרו ממנה.
בסך הכול 117 אזרחי ארמניה, מתוכם 10 לא ארמנים, זכו בעיטור גיבור ברית המועצות. 36 מהמעוטרים קיבלו את העיטור אחרי מותם. 27 חיילים וקצינים ארמנים עוטרו גם הם בתואר מסדר התהילה, מתוך 66,802 תושבי ארמניה שזכו במדליות ובעיטורים רשמיים של ברית המועצות. לצידם, ארמנים שהתגוררו באזורים הכבושים של ברית המועצות, הקימו ארגוני פרטיזנים שנאבקו בגרמנים. למעלה מ-60 ארמנים הועלו לדרגת גנרל, ועוד ארבע מהם שהגיעו בסופו של דבר לדרגת מרשל ברית המועצות. איוואן בגרמיאן היה גם המרשל הלא-סלאבי הראשון שפיקד על החזית הבלטית ב-1943. האדמירל איוואן איזקוב הפך לאדמירל השני של צי ברית המועצות.
שש דיוויזיות צבאיות מיוחדות הוקמו בארמניה בשנים 1941–1942, בין היתר משום שרבים מהמגויסים לא הבינו רוסית. בשש הדיוויזיות הללו שירתו למעלה מ-67 אלף חיילים. חמש מהדיוויזיות, מספר 89, 409, 408, 390 ו-76 הגיעו להישגים מכובדים בשדה הקרב, ואילו השישית נותרה בארמניה על מנת להגן על הגבולות המערביים של הרפובליקה מפני פלישה טורקית אפשרית. החטיבה התמאנית ה-89 שהורכבה מארמנים, התבלטה במלחמה. בהנהגת האלוף נבר סאפאריאן, החטיבה לחמה בקרב על ברלין ונכנסה לעיר. חיילים ארמנים רבים שירתו גם בחטיבות רב-אתניות אחרות. הם הגיעו לא רק מארמניה, אלא מכל רחבי ברית המועצות.
מלבד גיוס לוחמים, ארמניה הסובייטית סיפקה נשק למאמץ המלחמתי ותיקנה מטוסים שבורים. העובדים בארמניה תרמו לקרן הביטחון 216 מיליון רובל. ארמניה, כמתנה, שלחה לחזית גם 45 עגלות. גם הקהילות הארמניות במזרח התיכון ובמערב תרמו סכומי כסף ניכרים לממשלה הסובייטית כדי לסייע בבניית טנקים עבור הצבא האדום.
מחוץ לארמניה וברית המועצות, היה מיסאק מאנושיאן, פעיל קומוניסטי ממוצא ארמני, אחד ממנהיגי המחתרת הצרפתית. ב-1944 הוא נתפס והוצא להורג על ידי הנאצים יחד עם יותר מ-20 מפקודיו ב-F.T.P. - M.O.I. בפריז בראשות מאנושיאן, שהפך לדמות מכובדת בהיסטוריה הצרפתית המודרנית.
בצד מדינות הציר הוקם הלגיון הארמני כחלק מהוורמאכט שכלל בעיקר שבויי מלחמה סובייטים שבחרו להילחם יחד עם הכוחות הגרמניים ולא להישלח למחנות שבויים או להירצח. בראש הלגיון עמד שר ההגנה לשעבר של ארמניה, גנרל דראסטמנט קניין שנלחם נגד ברית המועצות בחזית המזרחית. קניין היא בין המיעוט שהתנדב ללגיון, וקיווה לשחרר את ארמניה מהשלטון הסובייטי. מספרם הכולל של הארמנים ששירתו בצבא הגרמני במהלך המלחמה הגיע ל-33 אלף: 14 אלף השתתפו בגדודי שדה ו-7,000 ביחידות לוגיסטיות אחרות. הלגיון השתתף בכיבוש חצי האי קרים והקווקז. הוא לא נטל חלק בשואה, וכמה חיילים יהודים שנתפסו כשבויי מלחמה אף ניצלו באמצעות עזרתם של חיילים אמרנים מהלגיון. בכמה מהמקרים הם הצטרפו לכוח הארמני על מנת להתחמק מגילוי על ידי הנאצים. לקראת סוף המלחמה רבים מהחיילים ערקו או התקוממו. אף שגרמניה הנאצית הכירה בכך שהארמנים הם הודו-אירופיים, הודה היטלר כי "אני לא בוטח בארמנים".
בלארוס הסובייטית.
במהלך מלחמת העולם השנייה, בלארוס הייתה חלק מברית המועצות, דבר שהוסכם עליו בהסכם ריבנטרופ מולוטוב. לאחר תקופת השלום המדומה בין גרמניה לברית המועצות, ב-22 ביוני 1941 פלשה גרמניה הנאצית למדינה. במהלך הכיבוש הגרמני האיינזצגרופן רצחו את התושבים היהודים במדינה. במהלך מבצע בגרטיון שוחררה בלארוס, באוגוסט 1944.
בתחילה נותרה גואטמלה נייטרלית, כשהנשיא חורחה אוביקו הכריז על נייטרליות ב-4 בספטמבר 1941. הכרזה זו קיבלה רוח גבית חמישה ימים אחר כך, כשאוביקו הצהיר כי תיאסר תעמולה נאצית בגואטמלה, אשר התגוררה בה אוכלוסיית מהגרים ממוצא גרמני מהגדולות ביותר באמריקה הלטינית. ב-9 בדצמבר אותה שנה שינתה גואטמלה את מצב הלוחמה שלה, כשהכריזה מלחמה על יפן, ושלושה ימים לאחר מכן על גרמניה ואיטליה.
גרמניה הנאצית, בהנהגתו של אדולף היטלר הייתה כוח הציר העיקרי בזירה האירופאית.
ב-1 בספטמבר 1939 פלשה גרמניה לפולין. היטלר הניע את העם לפלוש בעזרת שימושו בטיעון ל"לבנסראום" – "מרחב מחיה לגזע הגרמני העליון". לאחר שפלשה גרמניה לפולין, הסכמי השלום והבריתות, החשאיות והגלויות, הניעו את גלגלי העולם עד למלחמה כוללת של בעלות הברית: הממלכה המאוחדת, צרפת, אוסטרליה, ארצות הברית וברית המועצות ועוד מדינות רבות נגד מעצמות הציר: גרמניה הנאצית, איטליה הפשיסטית, האימפריה היפנית ועוד מדינות ברחבי העולם. שלימים ניתנה למלחמה בשם מלחמת העולם השנייה.
כניעת כוחות גרמניה הנאצית באירופה בין ה-4 ל-8 במאי 1945 מסמלת את סוף המלחמה באירופה.
לפי חוזה ורסאי, נאסר על אוסטריה להצטרף לגרמניה, זאת אחרי שפורקה האימפריה האוסטרו-הונגרית ב-1919. עם זאת, ב-12 במרץ 1938 הפכה המדינה לחלק מגרמניה הנאצית, תוך שמעצמות המערב מתעלמות מהפרה זו של החוזה. במהלך המלחמה, כ-1.2 מיליון אוסטרים שירתו בצבא הגרמני. אחרי המלחמה, צ'רצ'יל רצה בהקמת מדינה בדרום גרמניה שתכלול את אוסטריה ובוואריה, אך באפריל 1945 הכריז קרל רנר, פוליטיקאי אוסטרי, על עצמאותה של אוסטריה ועל הקמת ממשלה שכללה את הסוציאליסטים, השמרנים והקומוניסטים, ובכך תרם לראיית בעלות הברית את אוסטריה כמדינה משוחררת ולא מובסת, ועל כן הן הכירו בעצמאותה.
בעלות הברית כבשו את אוסטריה ב-9 במאי 1945 וביולי אותה שנה היא חולקה לארבעה אזורי כיבוש שונים, שנשלטו על ידי ארצות הברית, צרפת, בריטניה וברית המועצות, כשווינה הייתה מחולקת בנפרד גם כן לארבעה אזורים. על אף השליטה הצבאית במדינה, הותר לממשלה לנהל יחסי חוץ באישור ארבע בעלות הברית במסגרת הסכם שנחתם ב-28 ביוני 1946. כחלק ממגמה זו, אוסטריה הייתה לאחת החברות המייסדות של הוועדה האירופאית לדנובה ב-18 באוגוסט 1948. כמו כן היא נהנתה מהשקעות אמריקאיות בגובה 488 מיליון דולר כחלק מתוכנית מרשל, אולם השיקום הכלכלי בה היה איטי. זאת ושיתופי פעולה נוספים קירבו בין אוסטריה לבין ארצות הברית, ותחומים רבים בהם מערכת החינוך והתקשורת הושפעו רבות מארצות הברית. ב-1955, במסגרת אמנת המדינה האוסטרית נקבעה עצמאותה של אוסטריה תוך שהאחרונה מתחייבת שלא להצטרף עוד לגרמניה. ברית המועצות דרשה גם מאוסטריה להכריז על נייטרליות כדי שלא תצטרף לנאט"ו, אולם פרט זה לא נכלל בהסכם עצמו, אם כי באוקטובר אותה שנה הכריז הפרלמנט האוסטרי על הנייטרליות.
דנמרק הכריזה על נייטרליות במלחמת העולם השנייה, אם כי ב-9 באפריל 1940 נכבשה דנמרק במסגרת מבצע וסרבונג, לאחר כמה שעות לחימה.