Немачка је 1. септембра напала Пољску под лажним изговором да су Пољаци извршили низ саботажа на немачким циљевима. Два дана након немачког напада Немачкој су рат објавиле Француска и Уједињено Краљевство, са својим потпуно самосталним доминионима Британског комонвелта, чиме је рат и формално добио карактер светског, па зато неки историчари наводе 3. септембар 1939. као датум његовог почетка. Међутим, савез је у почетку пружио ограничену директну војну помоћ, у коју је спадао мали француски продор у Сар.Савезничка врховна команда је закључила да никаква офанзива на Немачку нема смисла, него да се рат добије поморском блокадом односно ограниченим операцијама у циљу спречавања Немаца да добијају стратешке ресурсе из неутралних земаља чиме би нанели штету немачкој привреди и ратним напорима. У међувремену се испоставило да одлука Италије да буде неутрална има заправо користан ефект на Немачку, јер је преко ње несметано ишао увоз тих истих сировина. 

​​Немачка је одговорила отпочињањем подморничког рата против савезничких трговачких и ратних бродова, што ће се касније претворити у битку за Атлантик. Дотле се на Западном фронту развило стално затишје, повремено прекидано ограниченим акцијама. Након потписивања примирја са Јапанцима после битке код Халкин Гола, СССР је 17. септембра напао Пољску са истока. Пољска војска је била поражена и Варшава се предала Немцима 27. септембра, а последњи џепови отпора су се предали 6. октобра. Пољска територија је била подељена између Немачке и Совјетског Савеза, док су и Литванија и Словачка добили мање делове. После предаје пољске војске, пољски покрет отпора је основао поџемну државу и герилску Домовинску армију. Око 100.000 пољских војника је евакуисано у Румунију и балтичке државе. Многи од њих су касније наставили да се боре уз Савезнике против Немаца на свим фронтовима у Европи и северној Африци током целог трајања рата. Пољски разбијачи Енигме су евакуисани у Француску. Хитлер је 6. октобра јавно понудио мир Уједињеном Краљевству и Француској, али је изјавио да ће о судбини Пољске одлучивати искључиво Немачка и Совјетски Савез. 

​​Чемберлен је одбио ову понуду 12. октобра. После овог негативног одговора, Хитлер је одмах наредио напад на Француску, али је лоше време принудило неколико одлагања све до пролећа 1940. У међувремену, након потписивања Споразума о пријатељству и границама између Совјетског Савеза и Немачке, СССР је консолидовао своје позиције у источној Европи тако што је приморао балтичке државе да дозволе совјетској војсци да се стационира у њима под условима споразума о узајамној помоћи, припремивши тако терен за формалну анексију следеће године. Финска је одбила да уступи територија северно од Лењинграда, што је крајем новембра довело совјетског напада. Зимски рат у коме су Финци испочетка успешно зауставили надмоћне совјетске нападе се окончао финским уступцима Совјетском Савезу. Уједињено Краљевство и Француска су примиле совјетски напад на Финску као улазак Совјетског Савеза у рат на страни Немаца и одговорили су на совјетске инвазију подржавајући избацивање Совјетског Савеза из Друштва народа.