הראשונים שהתגייסו לצבא הבריטי היו 12 חיילים, אשר כבר ב־7 בספטמבר 1939 – שבוע ימים לאחר פרוץ המלחמה – התגייסו להפעלת סוללת תותחים אנטי-אווירית במפרץ חיפה, להגנת בתי הזיקוק ונמל חיפה – הנמל עמוק המים היחיד בארץ ישראל. הבריטים ניסו לגייס יהודים וערבים לפלוגות מיוחדות ולנטרל בכך את החסרונות שראו בגיוס יחידות עבריות הומוגניות, אך ללא הצלחה רבה.
הבריטים היו מעוניינים בבעלי מקצוע. וכך גויסו רבים ליחידות הנדסה, הובלה, תחזוקה ורפואה וכן אלפים לחיל החפרים. באשר למניעי הגיוס, היו שטענו כי ברוב המקרים המניעים היו כלכליים גרידא. בארץ ישראל שררה אבטלה נרחבת, והגיוס לצבא נראה לרבים פתרון הולם, בייחוד כאשר התנהל בעורף החזית, במזרח התיכון ככלל ובארץ ישראל בפרט. עם זאת היה גם רצון לקחת חלק בלחימה נגד האויב הנאצי, בייחוד אצל העולים שהגיעו בעשור האחרון ממרכז אירופה ועמדו מקרוב על אופיו של המשטר הנאצי. רשמית הוצגו שתי סיבות: נצחון על גרמניה והכנת גרעין לצבא העברי, לקראת האתגרים העומדים בפני היישוב היהודי. במסגרת התנדבותם של בני היישוב לצבא הבריטי גויסו חלקם לחיל האוויר המלכותי ואחדים, כריצ'רד לוי-הארשר, עזר ויצמן ואהרן רמז, היו לטייסים בחיל האוויר המלכותי.
ביוני 1942 יצאה הסוכנות היהודית לארץ ישראל בקריאה להתנדב ליחידות הצבא הבריטי, לאחר שהוחל כבר בינואר 1942 בגיוס מתנדבים, כולל נשים למקצועות פקידות, חיל רפואה, ונהגות, כולל רכב כבד ואפילו לחיל האוויר. כ־4,000 מבנות היישוב שירתו במסגרת זו, למעלה מ־3,000 ב־ATS, חיל העזר לנשים, ועוד כ־700 ב־WAAF, חיל העזר האווירי לנשים.
חיל החפרים ו"קומנדו 51".
הראשונים שהתגייסו מקרב יהודי ארץ ישראל היו כמה אלפי צעירים שהצטרפו לחיל החפרים ( Auxiliary Pioneers), ליחידות ההנדסה השונות, לפלוגת תפעול הנמלים 1039 וליחידות אחרות כמו חיל הקשר, התובלה, התחזוקה, חיל האוויר ועוד. חיילים אלו שרתו בכוח עזר לצבא הלוחם במסגרת חיל החפרים, שעסק בין היתר בחפירת עמדות וביצורים, סלילת כבישים ופריצת דרכים, הנחת קווי מים ועוד שלל פעולות הנדסה ובינוי. היחידות שבהם היו חיילים יהודים השתתפו בלחימה בצרפת, ביוון ובאי כרתים. בשנת 1941, 1,500 מהם שנלחמו במערכה ביוון, נפלו בשבי הגרמנים עם כניעת הכוחות הברטיים, ורובם רוכזו במחנה STALAG XVIII שמוקם בסמוך לכפר וולפסברג שבאוסטריה. מרבית השבויים דוברי הגרמנית מבין מתנדבי ארץ ישראל נשלחו כעבור כשנה למחנות שבויים בשטחי פולין (ובמיוחד למחנה STALAG VIII-B שבקרבת העיר למסדורף, כיום וומבינוביצה שבשלזיה) , שם הוחזקו כשבויים במחנות עבודה שכללו עבודת פרך במכרות פחם, כריתת יערות ועוד. לקראת תום המלחמה נשלחו בצעדות מוות לעבר גרמניה. כ-400 חיילים נהרגו במהלך הלחימה והשבי. מרבית השבויים שוחררו רק בשנת 1945, עם סיום המלחמה.
חיילי היישוב השתתפו גם בפעולות של הצבא הבריטי באריתריאה, בסוריה, בעיראק ובהגנה על מצרים. רק לאחר פרק זמן ניאותו הבריטים לשתף את בני היישוב ביחידות הלוחמות במסגרת של פלוגות הבאפס (כינויו של הגדוד המלכותי של קנט המזרחית). סיבת השילוב בגדוד קיים הייתה הרצון שלא להקים יחידה מיוחדת לאנשי היישוב. עד מהרה התברר כי גם במסגרת זו מעסיקים הבריטים את מתנדבי היישוב בתפקידי שמירה על מתקנים, שדות תעופה ומחנות שבויים. כן נתקבלו מתנדבי היישוב לפלוגות תובלה והנשים המתנדבות שירתו בחיל העזר לנשים. אחדים ממתנדבי היישוב התקבלו לשרת בחיל האוויר המלכותי ובצי המלכותי (הידועים מביניהם עזר ויצמן ואהרן רמז ששירתו כטייסים בחיל האוויר הבריטי והיו לימים ממפקדי חיל האוויר).
חלק מהחפרים גויסו באוקטובר 1940 ליחידת הקומנדו 51, שמנתה כ־360 לוחמים, יהודים וערבים, כ־60% מהם יהודים. היחידה, בפיקוד לויטננט קולונל הנרי קייטר, לחמה במדבר המערבי, ולאחר מכן במערכה במזרח אפריקה עד שפורקה באמצע 1941. לוחמי היחידה הצטרפו לאחר מכן ליחידות קומנדו אחרות כגון קבוצת החקירה המיוחדת.
התותחנים.
שלוש יחידות של תותחנים הגנו על ארץ ישראל במלחמת העולם השנייה: הגונדה הראשונה, הסוללה הארצישראלית הראשונה לתותחנות נגד-מטוסית, גונדת תותחני החוף מס' 17, גדוד תותחני שדה 202 (202 Jewish Field Regiment RA). עיקר תפקידם היה להגן על מתקנים אסטרטגיים של הצבא הבריטי. למרות שהיו הפצצות על האוכלוסייה האזרחית, כמו שקרה בתל אביב ובחיפה, הרי ההגנה האווירית לא נועדה להגנה על האזרחים.
היחידה הראשונה הוקמה ב־7 ספטמבר 1939, מנתה 42 חיילים, ושמה היה גונדת תותחני החוף מס' 17. היא נועדה להגנת חופי ארץ ישראל. היא כללה 4 תותחי נ"מ 6 אינץ' שהוצבו 2 בבת גלים ו־2 בשפך הקישון. בסתיו 1941 מנתה הגונדה 7 תותחי נ"מ 6 אינץ' שהוצבו: 3 – על הכרמל בסטלה מאריס, 2 – בבת גלים ו־ 2 בקריית ים של היום, להגנה על בתי הזיקוק. בנוסף לכך: 2 תותחים דו־קניים 6 ליטראות שהוצבו על שוברי הגלים בכניסה לנמל חיפה להגנה מפני התקפות ימיות ועשרה זרקורים בקוטר 90 ס"מ.
בסתיו 1941 הוקמה היחידה השנייה של ארטילריה נגד מטוסים. היחידה מנתה בתחילה 81 חיילים ובהמשך הגיעה ל־300 חיילים. המתנדבים אומנו בתותחי 20 מ"מ איטלקיים ובמקלע כבד נ"מ "לואיס". סוללה תותחנים אחת צורפה לגדוד תותחנים בריטי בלבנון וסוריה, להגנת הנמל בטריפולי שבלבנון. נשקם היה: תותחי 75 מ"מ וזרקורים. הגונדה הארצישראלית הגנה על אזור חיפה, על תחנת הכוח בנהריים, על מפעלי ים המלח ועל שדות התעופה בתל נוף ורמת דוד. בשנת 1942 הוחלף הנשק לתותחי נ"מ חדישים 40 מ"מ תוצרת "בופורס". לקראת סוף 1943 עברה הגונדה – כולה ממוכנת – להגנה על האי קפריסין.
היחידה החשובה ביותר הייתה השלישית: בסתיו 1944 הוקם גדוד תותחני שדה 202. הוא מנה 600 חיילים, ביניהם היה אחד מבני משפחתו של הברון רוטשילד, אדמונד דה רוטשילד, יליד 1916 דור חמישי לשושלת רוטשילד הבריטית, אשר הקים ופיקד על סוללת תותחים בבריגדה היהודית, ועוד 300 חיילים בריטיים להשלמת התקנים. מבנה הגדוד וחימושו היה: 3 גונדות בנות 2 סוללות כל אחת (לכל גונדה מנ"א) סה"כ 24 תותחי שדה 25 ליטראות. מ־27 במרץ עד 15 באפריל 1944 סייע הגדוד לחי"ל בקרבות ההגנה על נהר סניו, בצליחתו ובמרדף אחרי נמלטים. ב־6 באוגוסט 1946 פורק החי"ל.
חיל הרגלים – הבאפס.
בספטמבר 1940 הוקמה הפלוגה העברית הראשונה של חיל הרגלים בתוך הרגימנט האנגלי – Buffs – הכינוי הרשמי של רגימנט Royal East Kent . שירותם של פלוגות עבריות של חיל רגלים סדיר בצבא הבריטי הייתה פריצת דרך חשובה לבניית כוח צבאי יהודי בארץ אף על פי שפלוגות אלו עסקו בעיקר בתפקידי אבטחה, שמירה וליווי שיירות. בסופו של דבר קמו 15 פלוגות רגלים יהודיות, וב־1942 הורכבו מפלוגות אלה שלושה גדודי הרגימנט הארץ ישראלי, ואלה היוו את המסד להקמת הבריגדה היהודית ב־1944.
הבריגדה היהודית.
הנהגת היישוב דרשה ולחצה במשך כל שנות המלחמה להקים יחידה עברית לוחמת, כדוגמת הגדודים העבריים במלחמת העולם הראשונה. רק בשנת 1944, בהתהפך גלגל המלחמה ולקראת סופה הסכימו הבריטים להקים את "הבריגדה היהודית", או בשמה המלא "החטיבה היהודית הלוחמת", שמפקדה היה בריגדיר לוי בנימין, קצין יהודי בצבא הבריטי, וכל לוחמיה ומפקדיה היו מבני היישוב. החטיבה נלחמה בחזית האיטלקית וספגה אבדות והרוגים.
בסיום הלחימה עסקה הבריגדה בהצלת ניצולי השואה, שנקראו "העקורים", אשר נשארו ללא משפחות וללא קורת גג. חיילי הבריגדה סייעו לעקורים להתארגן במחנות מעבר לקראת עלייתם לארץ ישראל. בינתיים הם דאגו לארגון פעולות חינוך לילדים הניצולים ולפעולות תרבות למבוגרים, אשר ייקלו בעתיד את קליטתם בארץ ישראל.
רבים ממפקדי צה"ל במלחמת העצמאות רכשו את ניסיונם הקרבי והפיקודי במסגרת החטיבה.
צנחני היישוב.
ביישוב היו ילידי ארצות מרכז אירופה, וטבעי היה שהצבא הבריטי ירצה להשתמש בהם למטרות חבלה ואיסוף מודיעין. המוסדות הלאומיים מצידם ראו בשליחתם לאירופה גם אפשרות ליצירת מגע עם היהודים בארצות האלה: הן לשם סיוע – אם כי מצומצם, והן לשם ארגון התנועה הציונית. היתרון של הנבחרים לשליחות היה ההיכרות עם השפות המקומיות וקודי ההתנהגות וחלקם גם נראו כמו בני הארצות הכבושות. 32 מתושבי היישוב הוכשרו והוצנחו באירופה. חנה סנש ושישה מחבריה נתפסו והוצאו להורג על ידי הגרמנים.
הצי המלכותי הבריטי.
מתנדבי היישוב לצי המלכותי הבריטי היו יהודים מן היישוב העברי בארץ ישראל שהתגייסו לצי המלכותי הבריטי בשנת 1942, באמצעות המחלקה המדינית של הסוכנות היהודית, כדי לתרום למאמץ הכולל במלחמה בגרמניה הנאצית וכדי לרכוש ידע בימאות. הימאים היו פזורים בכלי שיט ובמספנות הצי באגן הים התיכון, ומספר מועט מהם שירתו גם בצוללות, בטרפדות ובמשחתות. לצי המלכותי הבריטי התנדבו כ־1100 מבני היישוב, מתוכם 13 קצינים.
הצי המסחרי המגויס.
מתנדבי היישוב לצי המסחרי הבריטי המגויס לצי המלכותי הבריטי היו יהודים ארץ-ישראלים שפעלו ברובם דרך החבל הימי לישראל ובית הספר הימי של בית"ר. בניגוד לימאי הצי המלכותי, שהיו חיילים ולשם גיוסם נדרש מאמץ מדיני לפתוח את שערי הצי בפני מתנדבי היישוב, לא היו מגבלות ותנאים לקבלת ימאים לצי המסחרי. חלקם אף החלו עבודתם בצי הסוחר טרם פרוץ מעשי האיבה.
הרבנים הצבאיים.