Samoloty były używane do rozpoznania, jako myśliwce, bombowce i wsparcie naziemne, a każda rola została znacznie zaawansowana.Innowacje obejmowały transport powietrzny (zdolność do szybkiego przemieszczania ograniczonych dostaw, sprzętu i personelu o wysokim priorytecie);oraz bombardowań strategicznych (bombardowanie wrogich ośrodków przemysłowych i ludnościowych w celu zniszczenia zdolności wroga do prowadzenia wojny).Użycie samolotów odrzutowych było pionierskie i chociaż późne wprowadzenie oznaczało, że miało niewielki wpływ, doprowadziło do tego, że odrzutowce stały się standardem w siłach powietrznych na całym świecie.Poczyniono postępy w prawie każdym aspekcie działań wojennych na morzu, zwłaszcza w przypadku lotniskowców i okrętów podwodnych.Chociaż wojna powietrzna odniosła stosunkowo niewielki sukces na początku wojny, działania w Tarencie, Pearl Harbor i na Morzu Koralowym uczyniły lotniskowiec dominującym okrętem głównym w miejsce pancernika.Okręty podwodne, które okazały się skuteczną bronią podczas pierwszej wojny światowej, były przez wszystkie strony oczekiwane jako ważne w drugiej.Brytyjczycy skoncentrowali się na rozwoju broni i taktyki przeciw okrętom podwodnym, takiej jak sonar i konwoje, podczas gdy Niemcy skupili się na poprawie swoich zdolności ofensywnych, projektując takie projekty, jak okręt podwodny typu VII i taktyka wilka.Stopniowo ulepszane technologie alianckie, takie jak lekkie torpedy Leigh, hedgehog, squid i samonaprowadzające, odniosły zwycięstwo nad niemieckimi okrętami podwodnymi.Wojna lądowa zmieniła się ze statycznych linii frontu wojny okopowej z I wojny światowej , która opierała się na ulepszonej artylerii, przewyższającej prędkość zarówno piechoty, jak i kawalerii, na zwiększoną mobilność i kombinację broni.Czołg, który był używany głównie do wsparcia piechoty podczas pierwszej wojny światowej, przekształcił się w broń podstawową.Większość głównych stron wojujących próbowała rozwiązać problemy złożoności i bezpieczeństwa związane z używaniem dużych książek kodowych do kryptografii, projektując maszyny szyfrujące, z których najbardziej znaną jest niemiecka maszyna Enigma.Rozwój SIGINT (inteligencji sygnałowej) i kryptoanalizy umożliwił przeciwdziałanie procesowi deszyfrowania.Inne osiągnięcia technologiczne i inżynieryjne osiągnięte podczas lub w wyniku wojny to pierwsze na świecie programowalne komputery (Z3, Colossus i ENIAC), pociski kierowane i nowoczesne rakiety, rozwój broni jądrowej w ramach Projektu Manhattan, badania operacyjne i rozwój sztucznych portów i ropociągów pod kanałem La Manche.Penicylina była po raz pierwszy produkowana masowo i używana podczas wojny.