Gli aerei venivano usati per la ricognizione, come caccia, bombardieri e supporto a terra, e ogni ruolo era notevolmente avanzato.L'innovazione includeva il trasporto aereo (la capacità di spostare rapidamente rifornimenti, attrezzature e personale limitati ad alta priorità);e del bombardamento strategico (il bombardamento di centri industriali e abitati nemici per distruggere la capacità del nemico di fare la guerra).L'uso dell'aereo a reazione è stato pionieristico e, sebbene l'introduzione tardiva significasse che ha avuto un impatto minimo, ha portato i jet a diventare standard nelle forze aeree di tutto il mondo.Sono stati compiuti progressi in quasi ogni aspetto della guerra navale, in particolare con portaerei e sottomarini.Sebbene la guerra aeronautica abbia avuto un successo relativamente scarso all'inizio della guerra, le azioni a Taranto, Pearl Harbor e nel Mar dei Coralli hanno stabilito la portaerei come la nave capitale dominante al posto della corazzata.I sottomarini, che si erano rivelati un'arma efficace durante la prima guerra mondiale, erano previsti da tutte le parti per essere importanti nella seconda.Gli inglesi concentrarono lo sviluppo su armi e tattiche antisommergibile, come sonar e convogli, mentre la Germania si concentrò sul miglioramento della sua capacità offensiva, con progetti come il sottomarino di tipo VII e le tattiche del branco di lupi.A poco a poco, il miglioramento delle tecnologie alleate come la luce Leigh, il riccio, il calamaro e i siluri homing si rivelarono vittoriosi sui sottomarini tedeschi.La guerra di terra è cambiata dalle prime linee statiche della guerra di trincea della prima guerra mondiale , che si era basata su un'artiglieria migliorata che superava la velocità sia della fanteria che della cavalleria, a una maggiore mobilità e armi combinate.Il carro armato, che era stato utilizzato prevalentemente per il supporto della fanteria durante la prima guerra mondiale, si era evoluto nell'arma principale.La maggior parte dei principali belligeranti ha tentato di risolvere i problemi di complessità e sicurezza coinvolti nell'utilizzo di grandi codici per la crittografia progettando macchine di cifratura, la più nota è la macchina tedesca Enigma.Lo sviluppo di SIGINT (signals intelligence) e la crittoanalisi hanno consentito il processo di contrasto della decrittazione.Altre imprese tecnologiche e ingegneristiche ottenute durante o come risultato della guerra includono i primi computer programmabili al mondo (Z3, Colossus ed ENIAC), missili guidati e razzi moderni, lo sviluppo di armi nucleari del Progetto Manhattan, la ricerca operativa e lo sviluppo di porti artificiali e oleodotti sotto la Manica.La penicillina fu inizialmente prodotta in serie e utilizzata durante la guerra.