Vanwege de oorlogsmoeheid van het Verenigd Koninkrijk en Frankrijk probeerde hij bij de Conferentie van München in september 1938 Hitler te paaien met een zeer grote concessie. Hitler mocht Sudetenland (een deel van Tsjechoslowakije waar veel Volksduitsers woonden) inlijven. Voor Tsjechoslowakije was dit een ramp, want in Sudetenland was zeer veel industrie gevestigd en ook bevonden zich hier verdedigingslinies. Het Verdrag van München luidde Chamberlains politieke ondergang in: op 1 september 1939 viel Duitsland ondanks uitdrukkelijke waarschuwingen toch Polen binnen. Daarmee was de Tweede Wereldoorlog onvermijdelijk geworden en bleek het Verdrag van München een dode letter te zijn. Chamberlains positie begon onhoudbaar te worden. Binnen zijn eigen coalitie groeide de weerstand. Die werd nog aanmerkelijk vergroot na het falen van de Britse Royal Navy tijdens de Duitse aanval op Noorwegen. Toen juist ten tijde van een kabinetscrisis nazi-Duitsland op 10 mei 1940 België, Nederland en Frankrijk binnenviel, was dit voor Chamberlain de doorslag voor zijn besluit tot aftreden. Hij werd opgevolgd door anti-appeaser Winston Churchill.