第一次世界大戦は工業力と人口が国力を左右したが、第二次世界大戦はそこに科学技術の差が明確に加わることとなった。戦争遂行のために資金・科学力が投入され、多くのものが長足の進歩を遂げた。

兵器

電子兵器（レーダー、近接信管）やミサイル、ジェット機、4輪駆動車、核兵器などの技術が新たに登場した。電子兵器と4輪駆動車を除く3つは大戦の後期に登場したこともあって戦局に大きな影響を与えることはなかったが、レーダーは大戦初期のバトル・オブ・ブリテンあたりから本格的に登場し、その優劣が戦局を大きく左右した。また、アメリカやドイツ、日本などがこぞって開発を行った核兵器（原子爆弾）の完成とその利用は、日本の降伏を早めるなど大きな影響を与え、その影響は冷戦時代を通じ現代にも大きなものとなっている。なお、大戦中期に暗号解読と弾道計算のためにコンピュータが生み出された。

第一次世界大戦時に本格的な実用化が進んだ航空機は、大戦直前に実用化された日本の零式艦上戦闘機やドイツのメッサーシュミットBf109のような近代的な全金属製戦闘機だけでなく、川西航空機九七式飛行艇のような飛行艇や、アブロ ランカスターやボーイングB-29などの大型爆撃機、大型グライダー、ジェット機など、さまざまな形で戦場に導入された。これらの航空機において導入されたさまざま技術は、戦後も軍用だけでなく民間でもさかんに使用されることになった。

また、アメリカのダグラスDC-3やボーイングB-17に代表されるような、量産工場での大量生産を前提として設計された大型航空機の出現による機動性の向上は、ロジスティクス（兵站）をはじめ戦場における距離の概念を大きく変えることになった。また、ジープなどの本格的な4輪駆動車の導入やバイクやサイドカーの導入など、地上においても機動性に重点をおいた兵器が数々登場し、その技術は広く民間にも浸透している。

戦術

戦車やそれを補佐する急降下爆撃機を中心にした電撃戦（ドイツ）、航空母艦やその艦載機による機動部隊を中心とした海上作戦（日本）、ボーイングB-29やB-17のような4発エンジンを持った大型爆撃機による都市部への無差別爆撃（アメリカ、イギリス）や、V1やV2などの弾道ミサイルによる攻撃（ドイツ）、戦闘機を敵艦に突進させるなどとした神風特別攻撃隊（日本）、非戦闘民に対する核兵器の使用（アメリカ）などは、第二次世界大戦中だけでなくその後の戦争戦術にも大きな影響を与えた。

技術・代用品の開発・製造

絹に替わるものとしてナイロンが生まれたように、天然ゴムにかわる合成ゴムの開発製造、人造石油の開発・製造などが行われた。