1941年10月16日，日本陆军大臣东条英机出任首相，将日本政府引向更加激进的战争冒险。12月7日，日军偷袭珍珠港。12月8日，美国对日本宣战，美国正式加入世界反法西斯同盟，全面参与第二次世界大战。
基于战争的需要，美国很快就成了“民主国家的兵工厂”，经济逐渐摆脱了大萧条，数百万失业大军迅速消失，而且出现了空前的战时繁荣，美国式的国家垄断资本主义得到进一步的巩固和发展。
珍珠港事件后，美国迅速实行战时全民总动员。二战结束前，包括志愿兵在内，美军共有1514万人，其中陆军1042万人，海军3883520人，海军陆战队599683人，海岸警备队241902人。空军也在战时得到了迅猛的增长，到1945年8月，陆军航空队拥有7.2万架飞机，230万人。到1945年底，海军的各种舰船也从1941年底的4500艘增加到9.1万艘。
1941～1945年间，美国联邦政府总计直接支付战争费用2815亿美元，占这一时期美国政府总预算的88.6%。这笔战争费用相当于美国在第一次世界大战中全部战费的8倍，资金来源44%靠增加税收，56%靠发行联邦公债。
伴随着战争进程，美国国民经济迅速转入战时生产轨道，成千上万的民用工厂一夜之间转而全力以赴生产军用物资。1939年，美国军需生产只占生产总量的2%，到1944年已跃升至40%。1941年底美国参战时，当年的军火生产总值为84亿美元，到次年便增长至302亿美元，等于德、意、日三国军火生产之和，到1944年美国军火产值已达640多亿美元，约等于德、意、日及美国主要盟国军火产值的总量。
美国国民生产总值从1939年的910亿美元激增至1945年的2136亿美元，工业生产不断地制造出令人瞩目的奇迹，农产品从过去的长期积压迅速转变为供不应求，美国农业的纯收入增长了3倍多，从1940年的23亿美元增至1945年的94.58亿美元，战争期间整个美国的人均收入几乎增长了一倍。美国主流媒体不无得意地宣称：美国骤然富起来了。开战以来，整个世界都已精疲力竭，而美国却焕发活力、生活水平快速提高。
同时，联邦政府还设立了由总统直辖的科学研究与发展局，对原来独立分散的联邦政府实验室、工业实验室、高等院校和非营利研究机构进行集中统一的协调和管理，将全国科研力量充分动员起来，推动美国科学家在原子能、电子计算机和空间技术等方面取得众多突破，引领美国科技跃居世界首位。
战争期间，出于遏制德军空袭的需要，美英科学家首先发明了雷达系统和防空自动控制火炮系统。到1945年7月，美军已装备了30亿美元的雷达设备和7100万美元的远距离无线电导航系统，有效地提升了作战能力。1941～1945年间，美国生产了各种飞机约40万架，跃升为世界航空大国。1945年底，美国科学家研制成功世界上第一台电子计算机，取得了科技史上划时代的成就，将人类带入以机器操纵机器的全新时代，使生产效率获得大幅而又全面的提高。此外，美国科学家还研制了威力更大的炸药、燃烧弹、滴滴涕、盘尼西林、合成橡胶和原子弹等，其中于1945年7月16日首次爆炸成功的原子弹对尽早结束战争发挥了重大的作用。