עם זאת, בעוד שהציוד היה מיושן וחסר, הרשויות האיטלקיות היו מודעות לצורך להפוך את הצבא לחדיש ונקטו בצעדים הדרושים ו-40% מהתקציב הממשלתי לשנת 1939 הוקדש לצרכים צבאיים. אף על פי שזה קרה מאוחר מדי, הייתה מודעות לצורך ליצור כוח סיוע אווירי לטובת הצי והוחלט לבנות נושאות מטוסים. בעוד שרוב הציוד הצבאי היה מיושן ומדולל, ננקטו צעדים לפיתוחו של ציוד חדיש יותר. לדוגמה, יוצרו סדרות של מטוסים חדישים שהיו מסוגלים להתמודד עם מטוסי הקרב הטובים ביותר של בעלות הברית, אך רק כמות קטנה מהם יוצרה. מטוס הקרב פיאט G-55 עורר התעניינות מצידם של הגרמנים והוגדר על ידי יועצו של הרמן גרינג, מפקד הלופטוואפה, כמטוס הקרב הטוב ביותר של כוחות הציר. הטנק מסוג קארו אמאטו P-40 Carro Armato) P 40), שהיה מסוגל להיות המקבילה האיטלקית ל-M4 שרמן ולפאנצר סימן 4, היה כבר על שולחנות הסרטוט ב-1940, אך אב-הטיפוס שלו יוצר רק ב-1942 ועד לכניעתה של איטליה ב-1943 לא הוחל בייצור המוני שלו. הסיבה לכך הייתה נעוצה בעיקר בחסרונם של מנועים חזקים דיים, שגם הם היו תחת תהליך פיתוח ארוך. שלא כמו מקביליהם מבעלות הברית, מתכנני הטנקים האיטלקים לא חשבו על ניצולם של מנועי מטוסים ישנים, שהיו בשפע, כאמצעי הנעה לטנקים. הכמות של 3500 הטנקים שיוצרו באיטליה במשך כל המלחמה הייתה קטנה יותר מכמות הטנקים שהפעילו הגרמנים בפלישה לצרפת. בתחום הארטילריה היו לאיטלקים כלי נשק שנחשבו דווקא ליעילים והם היו הראשונים לפתח תותחים מתנייעים שביצעו הן משימות סיוע לכוחות והן לוחמה כנגד טנקים. ראויים לציון גם כלי רכב משוריינים טובים שפותחו בתעשייה האיטלקית. בסיכומו של דבר ניתן לומר שמגוון האמצעים הצבאיים שיוצרו על ידי התעשייה האיטלקית היה מצומצם ודליל. הכלכלה האיטלקית החלשה והמחסור בחומרי גלם הביאו לידי כך שיוצרו כמויות בלתי מספיקות של כלי נשק, מה שגרם לאחד הסיבות לכישלון בשדה המערכה.
על הנייר היה לאיטליה את אחד הצבאות הגדולים שהשתתפו במלחמה, אך מספרים אלה היו רחוקים מהמציאות בשטח. על פי הערכות, הצבא האיטלקי הסדיר יכול היה להפעיל רק כ-200,000 חיילים עם פרוץ המלחמה. ללא קשר לניסיונות להפוך אותו לצבא חדיש, רובו של הצבא המלכותי האיטלקי היה חיל רגלים שסבל ממחסור בכלי רכב ממונעים לצורכי שינועו. היה מחסור חמור בתקציב לאימונים כך שבעת המלחמה קיבלו רוב החיילים את אימוניהם בקרב. חיל האוויר המלכותי האיטלקי לא קיבל אימונים בשיתוף פעולה עם הצי ורוב ספינותיו של הצי המלכותי האיטלקי נבנו כספינות קרב ולא התאימו למשימות הליווי שהיו עיקר תעסוקתם במהלך המלחמה. בנוסף, מחסור חמור בדלק הוריד את היקף הפעילות הימית למינימום.
נושא נוסף שיש לתת עליו את הדעת הוא סוגיית ההנהגה הבכירה. מוסוליני שלט באופן ישיר על שלושת המשרדים הממשלתיים שהיו אחראים על הזרועות השונות. תפקידו של הפיקוד העליון (Comando Supremo) הצטמצם בהעברת פקודותיו של מוסוליני לזרועות השונות. כתוצאה מכך לא בוצעה כל פעילות של הכוונה ותיאום והזרועות השונות עבדו כל אחת באופן עצמאי, בהתמקדם רק בתחום פעילותם עם שיתוף פעולה מזערי בניהן. הצבא עצמו היה מורכב מיחידות שהיו נאמנות למלך ומיחידות שהיו נאמנות למוסוליני והתקיימו פערי שכר בין בעלי תפקידים בדרגות זהות.
לאחר כיבוש פולין על ידי גרמניה, שינה מוסוליני את דעתו מספר פעמים בנוגע לכניסה למלחמה. המפקד הבריטי באפריקה הגנרל ארצ'יבלד וייוול צדק בכך שצפה שלבסוף גאוותו של מוסוליני היא שתגרום לו להצטרף למלחמה. ויוול השווה את מצבו של מוסוליני למי שעומד בראש המקפצה: "אני סבור שהוא חייב לעשות משהו. אם הוא לא יכול לבצע קפיצה נאה, הוא יהיה חייב לקפוץ בכל מקרה, הוא לא יכול ללבוש שוב את החלוק שלו ולרדת ממדרגות המקפצה".
צרפת.
כאשר מצבן של בעלות הברית במלחמה נראה רע, כשכבר היה צפוי כיבוש של בלגיה, הולנד וצרפת, מוסוליני לא יכול היה יותר לעמוד מנגד והכריז מלחמה על בעלות הברית ב-10 ביוני 1940. מבחינתו נראה שהמלחמה עומדת להגמר והוא רצה לוודא שלאיטליה יהיה מקום על שולחן הדיונים על הסכם שלום ושהוא יקבל שטחים כמו קורסיקה וניס ובצפון אפריקה. המתקפה האיטלקית כנגד צרפת לא החלה ממש אלא רק עשרה ימים לאחר כניסתה של איטליה למלחמה. הצרפתים היו איטיים מאוד בתפיסת שטחים בעוד שבשלב הזה הגרמנים כבר כבשו את פריז. ב-25 ביוני, שביתת הנשק עם צרפת כבר הוסדרה, אף על פי שכוחות איטלקים לא ביצעו התקדמו של ממש לתוך שטחי צרפת.
אפריקה.
כניסתה של איטליה למלחמה הייתה בשורה גרועה לפחות מבחינת בריטניה, שכן כעת היה לה יריב בים התיכון בדמותו של הצי המלכותי האיטלקי. לכוחות הצבא המלכותי האיטלקי בלוב ובמזרח אפריקה הייתה את היכולת לגרש את הכוחות הבריטים במצרים שמנו 50 אלף איש בהשוואה לחצי מיליון חיילים איטלקים. עם זאת, נטלו הכוחות הבריטים את היוזמה באפריקה בזמן שאיטליה עדיין נתקלה בקשיים בהרגעת המצב באתיופיה והגנרל ויוול התמיד בהצלחה בתקיפת האיטלקים. ב-14 ביוני התקפת פתע בוצעה על פורט קפוצו (Fort Capuzzo) שעל גבול מצרים-לוב. באמצע ספטמבר רשימות הנפגעים הצביעו על כך שלאיטליה היו 3000 הרוגים בהשוואה ל-490 של בריטניה.
ב-13 בספטמבר 1940 החלו האיטלקים את הפלישה האיטלקית למצרים שהייתה מאוד איטית. האיטלקים התקדמו עם שש דיוויזיות. לאחר שלושה ימים, הם נעצרו והקימו קו של מחנות ליד סידי ברני (Sidi Barrani). עם זאת, המחנות היו רחוקים אלה מאלה, מה שאפשר ללויוול להנחית עליהם מכה משתקת במהלך שהיה ראשיתו של מבצע מצפן. הגנרל ריצ'רד אוקונור הוביל מתקפה ראשונית כנגד הבסיסים האיטלקיים שהפתיעה את האיטלקים והבריטים, במהלכה לקחו בשבי 4000 איטלקים. התקפה זו לבדה יכלה לחסל את הכוחות האיטלקיים בצפון אפריקה, אך המפקדים הבריטים לא צפו לניצחון מוחץ במתקפה, ולכן לא ניצלו את התנופה להשגת ניצחון מכריע.
המערכה במזרח אפריקה הייתה אף פחות מוצלחת עבור האיטלקים. הם כבשו חלקים קטנים מסודאן, מקניה ומסומלילנד הבריטית ואז התארגנו למגננה כנגד מתקפת-נגד צפויה. מתקפת-נגד זו אכן בוצעה על ידי דיוויזיית חיל הרגלים ההודית הרביעית שהתקדמה לתוך אתיופיה במקביל לפלישה מהים וכוחות שהגיעו מקניה וכבשו את אריתריאה בפברואר, את סומליה במרץ ואת אדיס אבבה באפריל. הכוחות האיטלקים באיטליה היו במידה מסוימת חסרים סיוע אווירי עקב היותו של חיל האוויר המלכותי האיטלקי עסוק בקרב על בריטניה בהותירו רק 150 מטוסים באתיופיה.
במקביל, החלה המערכה של כוחות הציר בצפון אפריקה להיות מנוהלת על ידי הגנרל הגרמני ארווין רומל שפיקד על כוחות השריון הגדולים של קורפוס אפריקה. עם זאת, הכוח העיקרי של מדינות הציר בצפון אפריקה היה עדיין איטלקי. בתחילה נחל רומל הצלחות וכוחותיו הגיעו לגבול מצרים תוך שבועיים. מתקפה בריטית נוספת נכשלה ורומל עשה את דרכו לאל-עלמיין. הצלחה זו גרמה למוסוליני להאמין שהסוף קרב, הוא טס לצפון אפריקה מתוך כוונה להיכנס כמנצח לבירת מצרים, המתין שלושה שבועות וטס חזרה לרומא. בפיקודו של הפילדמרשל ברנרד לו מונטגומרי הושג ניצחון בקרב אל-עלמיין השלישי באוקטובר 1942. ניצחון זה התרחש במקביל למבצע לפיד, הנחיתה האמריקנית בצפון אפריקה הצרפתית ובמקביל לניצחון הרוסי בקרב סטלינגרד שהוריד משמעותית את המורל של כוחות הציר.
יוון.
עם הכנות מצומצמות ביותר לאחר התבוסה בצפון אפריקה ופרישתו של רודולפו גרציאנו שבאה בעקבותיה, החליט מוסוליני לפלוש ליוון כצעד הבא שלו כדי לא לפגר אחר התקדמותם של הגרמנים שכבשו את רומניה. לאחר מסע תעמולה נרחב והטבעתה של סיירת יוונית, איים מוסוליני באולטימטום על ראש ממשלת יוון יואניס מטאקסס שהוביל לפרוץ מלחמת איטליה–יוון. היטלר הביע את התנגדותו לפלישה האיטלקית (שכן הדבר הצריך את עזרתם של כוחות גרמנים בהמשך), אך מוסוליני המשיך במהלך מבלי ליידע מראש את הגרמנים, בזכרו שהגרמנים פלשו עד אז לכמה ארצות מבלי ליידע אותו מראש.
מוסוליני שינה את דעתו מספר פעמים בנוגע למועד הפלישה. לבסוף הוא החליט על ה-28 באוקטובר 1940, שהיה יום השנה של המצעד על רומא. תוך שבועיים נסוג הצבא האיטלקי חזרה לאלבניה, שכן תנאי מזג האוויר לא התאימו ללוחמה בהרים והצבא סבל מבעיות ארגוניות נרחבות. מנהיג ספרד פרנסיסקו פרנקו שקל להצטרף בשלב זה למלחמה לצדן של מדינות הציר, אך הכישלון ביוון הניעו מכוונה זו. גרמניה התגייסה להצלתו של מוסוליני ומכאן והלאה גיבתה אותו לכל אורך המלחמה.
ברית המועצות.
מוסוליני היה בעיצומו של משא ומתן עם ברית המועצות על כינון ברית כלכלית, כאשר פלש אליה היטלר במבצע ברברוסה ב-22 ביוני 1941. עם זאת, פותה מוסוליני על ידי הבטחתו של היטלר לניצחון מהיר ושלח לחזית המזרחית כוח של 200,000 חיילים, שאורגנו בתחילה כחיל המשלוח האיטלקי לרוסיה. בשלב הראשון נשלחו שלוש דיוויזיות, כשרק אחת מהן הייתה ממוכנת אך היא לא צוידה בטנקים.