در روز ۳ شهریور ۱۳۲۰ نیروهای شوروی از شمال و شرق و نیروهای بریتانیایی از جنوب و غرب، از زمین و هوا به ایران حمله کردند و شهرهای سر راه را اشغال کردند و به سمت تهران حرکت کردند. ارتش ایران به سرعت متلاشی شد. رضاشاه با فشار متفقین به خصوص بریتانیا ناچار به استعفاء شد. متفقین پس از مدت‌ها کشمکش با روس‌ها بر سر نوع حکومت جدید ایران، بالاخره در انتقال سلطنت به پسرش -محمدرضا- که ولیعهد او نیز بود، به توافق رسیدند.
پس از اشغال، راه‌آهن سراسری ایران برای انتقال کمک‌های نظامی از جنوب ایران به پشت جبهه شوروی، بر اساس قانون وام و اجاره مورد استفاده قرار گرفت.
ایران که در آغاز جنگ، بی‌طرفی خود را اعلام کرده بود نهایتاً در ۱۷ شهریور ۱۳۲۲ به آلمان اعلان جنگ داد. هدف اصلی ایران از اعلان جنگ پیوستن به اعلامیه ملل متحد و شرکت در کنفرانس‌های صلح پس از جنگ بود.
پس از اتمام جنگ، ارتش بریتانیا ایران را در تاریخ ۱۲ مهر ۱۳۳۰ ترک کرد ولی نیروهای نظامی ارتش آمریکا و ارتش شوروی، همچنان در ایران باقی‌ماندند.
