ראש המדינה היפני בתקופת קיום ההסכם התלת-צדדי היה הקיסר הירוהיטו. החוקה היפנית קבעה כי: "הקיסר הוא ראש האימפריה, משלב באישיותו את זכויותיה הריבוניות, ומוציא אותן לפועל על פי החוקה" (סעיף 4). סעיף 11 קבע כי "לקיסר הפיקוד העליון על הצבא ועל הצי". לקיסר הייתה כפופה ממשלה ומטה כללי ולו שני ראשים. מיום חתימת ההסכם התלת-צדדי ועד כניעתה של יפן היו ראשי הממשלה היפנים פומימרו קונואה, הידקי טוג'ו, קוניאקי קויסו, קנטרו סוזוקי ונרוהיקו היגשיקוני.
יפן הפנתה את רוב כוחותיה למלחמה ביבשת אסיה, בשטחה של סין, בו פתחה במתקפה ב-7 ביולי 1937 כנגד כוחותיו של צ'יאנג קאי שק ובהמשך, לאחר המתקפה על פרל הארבור, נלחמה כנגד ארצות הברית, כנגד הבריטים בבורמה, מלזיה, סינגפור והונג קונג. האוסטרלים, הקנדים וההודים שסייעו לבריטניה כחלק מן הדומיניונים, כנגד הולנד במושבותיה באיי הודו המזרחיים ההולנדיים (כיום חלק מאינדונזיה), כנגד הפיליפינים ולבסוף כנגד ברית המועצות אשר לאחר הניצחון באירופה הכריזה מלחמה על יפן ומיגרה את כוחותיה במנצ'וקוו, במבצע סערת אוגוסט.
השטחים שנכבשו על ידי יפן במלחמה כונו על ידי יפן בכינוי "מרחב השגשוג המשותף של מזרח אסיה רבתי", שכלל בשיאו את מנצ'וריה, מונגוליה הפנימית, חלקים מסין, מלזיה, הודו סין (שצירופה לשטח הכיבוש היפני התאפשר תוך שיתוף פעולה עם צרפת של וישי), איי הודו המזרחיים ההולנדיים, הפיליפינים, בורמה, חלק מהודו ואיים רבים באוקיינוס השקט.
היהודים ביפן
במלחמת העולם השנייה לא מסרה יפן את יהודי יפן ומנצ'וריה לידי גרמניה, על אף ששיתפה איתה פעולה.
בזמן מלחמת העולם השנייה נמלטו לסין ויפן, דרך סיביר, יהודים רבים מאירופה. עם חסידי אומות העולם נמנה סגן הקונסול היפני בליטא, צ'יאונה סוגיהארה, שהציל חלק מיהודי ליטא בכך שנתן להם אשרות יציאה מליטא לפני שפגעו בהם הליטאים והגרמנים.
איטליה הפשיסטית.
איטליה הפשיסטית הייתה החברה השלישית בציר, והשתייכה למדינות הציר בשני גלגולים חוקתיים, שניהם תחת הנהגתו של בניטו מוסוליני. האחד כ"ממלכת איטליה" מיום חתימת ההסכם התלת-צדדי ועד כניעתה של איטליה לבעלות הברית וחתימת הסכם שביתת הנשק עם איטליה ספטמבר 1943, והשנייה כמדינת בובות איטלקית בשליטה גרמנית בצפון המדינה, שכונתה "הרפובליקה הסוציאלית האיטלקית", וידועה אף כ"הרפובליקה של סאלו".
ראש המדינה הרשמי בממלכת איטליה היה המלך ויטוריו אמנואלה השלישי, אך השליט בפועל היה ראש הממשלה, מוסוליני, ולתקופה קצרה בין 25 ביולי 1943 עד לכניעת איטליה ולפרישתה מן הציר בספטמבר 1943, שימש בתפקיד זה המרשל פייטרו באדוליו. ויטוריו אמנואלה אף הוכרז כמלך אלבניה וקיסר אתיופיה. אתיופיה נכבשה על ידי האיטלקים ב-1936 וסופחה למושבה האיטלקית "מזרח אפריקה האיטלקית". אלבניה נכבשה ב-1939, והצטרפה ל"אוניה פרסונלית" עם איטליה כשקיבלה את ויטוריו אמנואלה השלישי כמלכה. כן החזיקה איטליה מתקופות קודמות במושבות בלוב ובאיי הדודקאנס. כן כבשה איטליה חלק מהרי האלפים שהיה טריטוריה צרפתית לאחר שתקפה את צרפת, מספר שבועות לאחר הפלישה הגרמנית לצרפת ולארצות השפלה. לאחר חתימת ההסכם התלת-צדדי תקפה איטליה את יוון. מלחמת איטליה–יוון הייתה כישלון צבאי, ואיטליה ביקשה את סיועה של גרמניה ובולגריה על מנת לנצח את היוונים. לאחר המלחמה, בין 1941 לספטמבר 1944 שלטה איטליה בחלקים נרחבים מיוון, שחולקה בין גרמניה, בולגריה ואיטליה.
הרפובליקה של סאלו הוקמה בשטחי הכיבוש הגרמני בצפון איטליה, לאחר שהמלך וראש ממשלתו באדוליו פעלו לחתימה על הסכם שביתת הנשק עם בעלות הברית. המדינה, שהייתה למעשה ממשלת בובות בחסות גרמנית, בה היה מוסוליני ראש המדינה להלכה, אך השליטה בפועל הייתה בידי הגרמנים, התקיימה בין 25 בספטמבר 1943 ל-25 באפריל 1945.
היהודים באיטליה
הפשיזם האיטלקי לא היה בראשיתו מלווה באנטישמיות, אך ככל שהתקרבה איטליה לגרמניה הנאצית, כך השפיעה מדיניותו הרצחנית של היטלר על המדיניות האיטלקית. בתחילה, חקקה איטליה ב-1938 חוקי גזע שהגבילו את היהודים. כל עוד שמרה איטליה על עצמאותה, לא נמסרו יהודיה לידי הנאצים להשמדה, כשם שנמסרו יהודים במדינות אחרות. כאשר נכבשה צפון איטליה בשנת 1943, והוקמה הרפובליקה של סאלו, הפקירה רפובליקה זו את אזרחיה היהודים לרדיפות אנטישמיות, לריכוזם ומשלוחם לאושוויץ. 7,900 מיהודי איטליה נרצחו בדרך הזו.
מדינות נוספות שהצטרפו להסכם התלת צדדי.
בחודשים שלאחר חתימת ההסכם התלת-צדדי, הצטרפו אליו מדינות נוספות, אם מרצונן, וכהמשך ישיר למדיניות בשנים שלפני גיבוש ההסכם, ואם ברמה זו או אחרת של אילוץ. בעת חתימת ההסכם, בספטמבר 1940, הייתה גרמניה הנאצית בשיא כוחה, לאחר שזה עתה הביסה את צרפת במערכה שנמשכה שישה שבועות. בריטניה הספונה באיה המבודד הייתה האתגר היחיד כנגד שלטון מדינות הציר באירופה, והדעה הרווחת הייתה כי אף היא תיכנע בסופו של דבר. ברית המועצות הייתה קשורה עם גרמניה בהסכם ריבנטרופ–מולוטוב, ואילו ארצות הברית הייתה שבויה בכוחם של אילוצי פוליטיקה פנימית שהותירו אותה מחוץ למלחמה על אף רצונו של פרנקלין דלאנו רוזוולט. בסוף שנת 1940 ובתחילת שנת 1941 נראתה ההצטרפות אל מדינות הציר כצעד נבון וכמעשה בעתו.
ממלכת הונגריה.
ממלכת הונגריה נשלטה על ידי האדמירל מיקלוש הורטי ששימש כעוצר. זה שנים ניהלה הונגריה מדיניות פרו גרמנית, שנראתה להורטי כדרך הטובה ביותר להשיב להונגריה את השטחים שאיבדה בהסכם טריאנון לאחר מלחמת העולם הראשונה, כשם שהיה זה הכוח המניע את המדיניות הגרמנית בתחילת התקופה הנאצית, להחזיר לגרמניה את שאיבדה בהסכם ורסאי. אך טבעי כי הונגריה הייתה למדינה הראשונה שהצטרפה להסכם התלת צדדי לאחר חתימת שלושת הצדדים העיקריים. ב-20 בנובמבר 1940 חתמו נציגי הונגריה על ההסכם התלת-צדדי.
בתקופה שקדמה לחתימת ההסכם נהנתה הונגריה מפירות המדיניות התוקפנית של גרמניה ואיטליה. בסדרה של בוררויות שנקראו "בוררות וינה הראשונה" ו"בוררות וינה השנייה" או "תכתיב וינה", שנערכו בנובמבר 1938 וביוני 1940 קבעו שרי החוץ של גרמניה ואיטליה, יואכים פון ריבנטרופ וגליאצו צ'אנו, כי הונגריה תקבל נתחים נרחבים מצ'כוסלובקיה ומרומניה.
במרץ 1941 הביאו שינויים פוליטיים ביוגוסלביה, כמו גם מעורבותה הכושלת של איטליה במלחמת איטליה–יוון לצורך בפלישה גרמנית נרחבת אל הבלקנים. הונגריה התירה מעבר כוחות גרמנים בשטחה בדרכם אל יוגוסלביה. ב-6 באפריל 1941 פלשו הגרמנים ליוגוסלביה, וחמישה ימים לאחר מכן, ב-11 באפריל, פלשו ההונגרים ליוגוסלביה, שצבאה כבר הוכה על ידי הגרמנים, וכבשו חלק משטחה, שהיה שייך להונגריה בעבר - מחוז וויבודינה, וכן חלקים מקרואטיה וסלובניה. צעד זה הביא לניתוק מיידי של היחסים הדיפלומטיים עם בריטניה.
הונגריה לא התבקשה להשתתף במבצע ברברוסה, הפלישה הגרמנית לברית המועצות, אך חמישה ימים לאחר תחילת המבצע, ב-27 ביוני 1941 הכריזה הונגריה מלחמה על ברית המועצות. במהלך המלחמה שלחה הונגריה 200,000 חיילים שיילחמו לצד הגרמנים. חיילים אלו השתתפו במערכות הקשות ומרובות האבדות של הוורמאכט במזרח, ורבים מהם נהרגו.
ב-26 בנובמבר 1941 הייתה הונגריה אחת מ-13 המדינות שחתמו על הסכם אנטי-קומינטרן המחודש. ב-6 בדצמבר 1941 הכריזה בריטניה מלחמה על הונגריה, ואילו הונגריה הכריזה מלחמה, מספר ימים לאחר מכן, על בריטניה ועל ארצות הברית. ב-1942 הכריזה ארצות הברית מלחמה על הונגריה.
ב-1944 התקרב הצבא האדום אל שטחה של הונגריה. במרץ 1944 הסתבר כי הורטי מחפש את הדרך אל מחוץ לברית. ב-19 במרץ 1944 כבשו הגרמנים את הונגריה, והציבו בראש הממשלה את דמה סטויאי, שגרירה לשעבר של הונגריה בברלין שהיה ידוע כפרו נאצי. ב-16 באוקטובר 1944 פנה הורטי אל ברית המועצות בהצעה לשלום נפרד. הגרמנים הביאו להדחתו, והשליטו ממשלת בובות פרו - נאצית.
ב-4 בינואר 1945 נכבשה בודפשט בידי הצבא האדום, אך יחידות הונגריות שלחמו לצד הנאצים המשיכו להילחם, במקומות בהם היו מוצבות, גם לאחר ששטחה של הונגריה כולה נכבש על ידי הרוסים, עד לכניעתה של גרמניה ב-8 במאי 1945. הונגריה הייתה הצד האחרון להסכם התלת צדדי, פרט לגרמניה ויפן, שהמשיך להילחם.
יהדות הונגריה
עם פרוץ מלחמת העולם השנייה הורע מצבם של היהודים בהונגריה. אמנם לא היו בסכנת השמדה מיידית, אך היו נתונים לרדיפות אנטישמיות, הוגבלו בחוקים מיוחדים (שממשלתו של הורטי החלה לחוקק עוד בשנת 1938) ונשלחו למחנות עבודת כפייה. עם זאת, כממשלות אחרות, נמנעה ממשלת הונגריה מלשלוח את אזרחיה להשמדה במזרח, כל עוד יכלה לעמוד בפני הלחץ הנאצי לעשות כן. לאחר כיבושה של הונגריה בידי הגרמנים, במרץ 1944, הגיע לבודפשט אדולף אייכמן, והצליח לשלוח יותר מחצי מיליון מיהודי הונגריה להשמדה. ביולי 1944 הפסיק הורטי את המשלוחים להשמדה, וזאת כאשר שארית הפליטה של יהודי הונגריה, כמאה וחמישים אלף נפש, מרוכזים בבודפשט. עם עלייתה של ממשלת צלב החץ בראשות פרנץ סלשי באוקטובר 1944, רצחו ההונגרים עשרות אלפי יהודים נוספים. אירועי השואה הביאו לרציחתם של 564,500 איש מיהודי הונגריה במחנות ההשמדה.
ממלכת רומניה.