Sau những thành công của quân Đức ở châu Âu và Bắc Phi, thắng lợi của quân Đồng minh tại El Alamein và Stalingrad tạo một bước ngoặt trong cuộc chiến tranh, dẫn tới thất bại của quân Đức.
Trận đánh nước Anh kéo dài đến tận ngày 31-10-1941, buộc Hitler phải từ bỏ kế hoạch xâm lược nước Anh. Hitler chuyển sang chú trọng vào hoạt động ném bom xuống các cơ sở công nghiệp, các thành phố và các xưởng đóng tàu của Anh vào ban đêm. Các trận ném bom này kéo dài tới tháng 5-1941, nhưng không làm suy sụp được tinh thần nước Anh, vì Anh lúc đó đã nhận được hàng hóa và thiết bị viện trợ rất đáng kể từ Mỹ.
Trong khi đó, quân Italia xâm lược Hy Lạp và Bắc Phi. Quân Anh đã đẩy lùi quân Italy ở Bắc Phi, nhưng vào tháng 4-1941, quân đội của Hitler chiếm được Hy Lạp và Nam Tư để hỗ trợ quân của Mussolini. Đức đánh bật Anh ra khỏi Hy Lạp và điều một đội quân hùng mạnh do tướng Rommel chỉ huy tới Bắc Phi (lúc đó là Liên Xô). Đội quân tinh nhuệ này đã đẩy quân Anh lui về Ai Cập.
Tháng 6-1941, phấn khích trước thắng lợi quân sự ở mặt trận phía Tây và vì muốn giành nguồn cung cấp dầu mỏ, quân đội của Hitler đã mở một tấn công quy mô lớn vào nước Nga. Quân Đức đẩy lùi quân Nga tới tận Leningrad, Moscow và Kiev. Tuy nhiên, trong mùa đông Nga khắc nghiệt, quân Đức lại để mất phần lớn lãnh thổ vừa chiếm được.
Tháng 8-1941, Thủ tướng Anh Winston Churchill và Tổng thống Mỹ Franklin D. Roosevelt ký Hiến chương Đại Tây Dương, một tuyên bố tự do cho tất cả mọi người. Tháng 12 cùng năm đó, Mỹ chính thức tham chiến sau khi bị Nhật Bản tấn công vào Trân Châu Cảng. Trong khi đó, quân Đồng minh được điều tới Bắc Phi để chặn bước tiến của tướng Rommel sang Ai Cập. Tháng 11-1942, quân Đồng minh giành phần thắng trong trận đánh quyết định với quân Đức và quân Italia ở El Alamein (Ai Cập). Ở mặt trận phía Đông, quân Nga cũng phản công quân Đức ở Stalingrad và buộc quân Đức phải rút lui. Hai thắng lợi này của quân Đồng minh đánh dấu bước ngoặt của cuộc chiến.
Trong suốt năm 1942 và 1943, các tàu ngầm của Đức đã tấn công các tàu chở hàng hóa và thiết bị tới nước Anh. Để đối phó với nguy cơ này, tàu hải quân và máy bay của Anh phải bảo vệ tàu thuyền. Năm 1943, Anh và Mỹ bắt đầu ném bom các cơ sở công nghiệp và thành phố của Đức. Tháng 7 năm đó, quân Anh và Mỹ đổ bộ lên đảo Sicily, và đến tháng 9, đổ bộ vào đất liền Italia. Diễn tiến chiến sự này dẫn tới sự sụp đổ của Mussolini và Italia phải đầu hàng.
Ở mặt trận phía Đông, quân Nga dần dần đẩy lùi quân Đức ra khỏi lãnh thổ của họ. Mặt trận thứ hai được mở ra vào ngày 6-6-1944 (được gọi là Ngày D), khi quân Đồng minh đổ bộ vào Normandy (Pháp). Quân Đức phản công, nhưng đến tháng 1-1945 thì phải rút lui. Quân đội Xô-viết bắt đầu tiến tới Berlin. Trước đó, quân Đồng minh tiến đến sát biên giới nước Đức vào tháng 12. Đến tháng 3-1945, quân Đồng minh vượt qua sông Rhine và quân đội Liên Xô tiến đến sát cửa ngõ Berlin. Hitler tự vẫn vào ngày 30-4-1945. Ngày 7-5- 1945, Đức đầu hàng không điều kiện.
Chẳng bao lâu sau khi tiến vào Berlin, quân Đồng minh đã phát hiện thấy tội ác diệt chủng khủng khiếp nhất trong lịch sử loài người – 12 triệu người Do Thái, người Digan, người đồng tính luyến ái và nhiều nạn nhân khác trong cuộc đàn áp của Hitler đã bị tàn sát, chủ yếu là trong các trại tập trung. Khoảng một nửa trong số này là người Do Thái, và những người sống sót sau đó đã định cư ở nhiều nước khác.