世界反法西斯同盟國的合作以及各戰場的勝利，加劇了法西斯集團內部的矛盾。
1942年下半年，隨著法西斯軸心國在北非戰場和蘇德戰場受挫，軸心國集團內部被最初的軍事勝利所掩蓋的矛盾不僅重新顯露出來，而且一些新的分歧和爭執也不斷產生。盡管這些矛盾、分歧尚不足以立即導致這個集團的崩潰，但無疑增大了集團各成員國之間的隔閡，削弱了其整體力量。
德國與日本是第一次世界大戰中的對手，日本曾利用德國卷入歐洲戰爭之機，奪取了德國在遠東及太平洋上的殖民地和勢力範圍。第一次大戰後，德、日兩國均走上法西斯主義的擴張道路，共同的利益和對手使它們逐漸靠攏。自1936年結成以反共為旗號的政治同盟後，兩國關係開始向軍事同盟方向發展。然而，德日之間的聯姻是建立在相互利用的基礎上，因此，每當麵臨重大抉擇的時候，兩國間的矛盾就會凸顯出來。
1939年春夏期間，長期關係緊張的日本與蘇聯之間，在諾門坎地區再次爆發大規模武裝衝突（上一次是1938年的張鼓峰事件）。日本之所以敢在泥足深陷中國的時候與蘇聯兵戎相見，主要原因在於有德、日“反共協定”撐腰，德國在歐洲的威脅將牽製蘇聯在遠東的行動。
然而，德國另有打算——為了避免兩線作戰，德國背著日本於8月23日與蘇聯締結了互不侵犯條約。德蘇互不侵犯條約與德日“反共協定”是根本矛盾的，它意味著日本原先出於牽製蘇聯而參加“反共協定”，以及將兩國關係向軍事同盟發展的努力遭到重大挫折。德國的“背信棄義”對日本造成了極大衝擊。
日本大本營被迫否定了關東軍要求增援、與蘇軍在諾門坎地區進一步作戰的計劃，並於9月15日與蘇聯簽訂了停戰協定。在此之前，8月25日，日本五相會議決定停止德、日、意三國條約的交涉。8月28日，平沼內閣以“歐洲局勢複雜離奇”為由而辭職。9月4日，日本內閣新首相阿部信行發表不介入歐洲戰爭的聲明，公開暴露了德、日兩國的矛盾。
1940年5月，德國在西線發動閃電攻勢，很快迫使法國投降，英國退出歐洲大陸。麵對德國的巨大勝利，日本生怕“誤了班車”，一度銷聲匿跡的三國同盟論重又抬頭。7月，日本內閣再次更迭，確定了南進、建立“大東亞新秩序”的基本國策，同時決定加強德、日、意三國軸心。就德國而言，由於美國加強了對英國的援助，德、美關係日趨緊張，因此希望借助與日本結盟來牽製美國。1940年9月27日，經過討價還價，《德日意三國同盟條約》在柏林簽字。
然而，三國同盟並未消除德、日兩國各自所懷的異誌。日本締結同盟條約，是為了南進。因此，在談判過程中即要求德國利用其與蘇聯的“特殊關係”，充當日、蘇緩和的“中間人”，以便日本在放手南進時無後顧之憂。可是，日本萬萬沒想到，早在其確定要與蘇聯改善關係的7月，也就是三國同盟締結前的2個月，希特勒就已另有所圖，決定要發動侵蘇戰爭，並於12月18日簽發了進攻蘇聯的第21號指令。被蒙在鼓裏的日本，於1941年4月13日與蘇聯簽訂了《蘇日中立條約》。
德、日兩國在蘇聯問題上的這種分歧，影響深遠。1941年6月，德國在日本全力準備南進的時候，突然發動侵蘇戰爭。這對日本的整個戰略無疑是又一次巨大的衝擊。日本在經過一個時期的混亂之後，決定暫不協助德國進攻蘇聯，繼續貫徹“北守南進”的既定方針，並於同年12月8日發動了太平洋戰爭。從此，德國和日本這對軸心國的主要戰車分別馳向不同的方向，在以後的戰爭過程中，再也沒有、也不可能形成直接的戰略協同了。
以後，隨著德、日在不同戰場上陷入困境，兩國的所謂“獨立性”有增無減。1942年秋，德軍向伏爾加河地區大舉進攻時，曾多次要求日本出兵蘇聯，配合行動。但日本政府自顧不暇，根本無意幫助德國。等到德軍在斯大林格勒城下失敗，日本更不敢輕舉妄動了。
1943年3月6日，日本駐柏林大使大島浩轉告裏賓特洛甫：“日本政府……深切理解德國盟邦切盼日本參與反俄戰爭之願望。但顧念當前戰局，日本政府無法參戰。”日本學者也承認，日本早就在伺機進攻蘇聯，斯大林格勒戰役後“這種機會永遠不會來了。不僅如此，日本軍部對德軍的那種牢固的信賴感也從此發生了根本的動搖”。
在準備1943年夏季攻勢時，德國仍想說服日本配合行動。4月18日，裏賓特洛甫在召見大島浩時勸告日本：“對日本來說，如果認為自己有足夠的能力和擁有足夠數量的反坦克武器，那麼今年是進攻俄國最有利的時機，因為俄國從來都沒有像現在這樣虛弱……”大島浩表示，盡管他還不知道政府的意圖，但他覺得“隻要能事先看到這次進攻中的成就，那毫無疑問會進攻的”。
這種典型的外交辭令，顯然不能讓裏賓待洛甫滿意。相反，1943年9月，日本政府主動向蘇聯提出準備派一個專門代表團訪問莫斯科，交換看法並在訪問其他國家之後，重新與蘇聯政府進行談判。顯然，日本政府是想利用在對蘇戰爭中的中立身份，在蘇聯與軸心國成員國之間充當中介，為自己撈取好處。
在法西斯軸心國，德國除與日本貌合神離外，與意大利的矛盾也由來已久，盡管兩國在對外擴張方麵存在共同點，但利益上的差異仍使兩國間不斷產生分歧，乃至明爭暗鬥。1939年8月23日，希特勒背著意大利簽訂了蘇德互不侵犯條約，使墨索裏尼深感不悅。尤其當墨索裏尼於8月26日從英國得悉，德國向倫敦提出要與英國結盟的文本內容後，更是大為惱怒。更有甚者，德國進攻波蘭的計劃事先也未通知意大利。因此，當德國於9月1日向波蘭發動進攻後，墨索裏尼當即宣布采取“非交戰”立場。這引起了希特勒的不滿，他認為，英法之所以敢在9月3日對德國宣戰，與意大利的隔岸觀火有很大關係。希特勒曾正式要求意大利參戰，但意大利以缺少戰略物資為由加以拒絕。希特勒對此懷恨在心。9月中旬，他唆使住在上阿迪傑的南蒂羅爾人脫離意大利，歸順德國控製的奧地利，從而使德、意矛盾公開化。
當然，意大利不可能長期保持“非交戰”立場。墨索裏尼本人就表示：“意大利不能無限期地保持中立。”這是因為意大利稱霸地中海和巴爾幹的野心，以及德軍正在取得的勝利等等，都誘使意大利急於參戰分贓。1939年12月7日，墨索裏尼親自主持召開會議，決定意大利將站在德國一邊參戰。
盡管意大利已表明要與德國“並肩作戰”，但兩國間的矛盾並未因此而消除，意大利的反德勢力還很強大。以總參謀長巴多裏奧為首的多數高級將領，一直對德國持仇視態度。他們不願與德國為伍，更不甘心受其約束。因此，直到墨索裏尼下令製訂作戰計劃時，巴多裏奧還說：“由於他們（德國人）擺老資格和傲慢成性，我們絕不能同他們采取統一行動。”
正是在這種情緒支配下，巴多裏奧征得墨索裏尼同意後，於1940年4月6日，製訂出一個被稱為“平行戰爭”的作戰計劃。該計劃以意大利的擴張需要為基礎，以奪取非洲和巴爾幹為目標，為此，意大利不想與德軍聯合作戰，而企圖單獨行動。事實上，意大利參戰後，正是按照“平行戰爭”的設想，對非洲和希臘發動了進攻。這一戰略上的分歧當然引起德國的不滿。但是，意大利軍隊不堪一擊，在非洲和希臘戰場連遭失敗，隻得懇求德軍救援。從此，德、意兩國從夥伴關係逐步變為主仆關係。
進入1941、1942年以後，盡管意大利對德國的依賴日趨加深，但這並不意味著兩國間的矛盾得到緩解。相反，兩國在政治上、軍事上乃至感情上的裂痕不斷深化。
1942年5月26日，北非德意非洲集團軍發起代號為“忒修斯”的進攻行動，至6月21日，便攻占了英軍堅守的號稱“不屈的要塞”圖卜魯克。第二天，指揮此次行動的隆美爾被晉升為德國陸軍元帥，德國的新聞媒介則著力宣傳德軍在北非取得的輝煌勝利，而對意軍的作用幾乎不提。這就引起了意大利人的不滿。墨索裏尼對把這次勝利僅與隆美爾等同起來深感不快，認為希特勒晉升隆美爾“顯然是為了加強這次戰役的德國色彩”，給外界形成一種印象，似乎這是德國的勝利而不是意大利的勝利。
為改變這種印象，墨索裏尼於6月29月赴利比亞，目的是為了能就地防止德國人在埃及問題上再次欺騙意大利。為此，墨索裏尼主動致電希特勒要求就埃及將來的行政管理問題進行磋商，並建議任命隆美爾為軍事司令，另由一名意大利人任民政代表。
希特勒同意對隆美爾的任命，但卻對意大利的民政代表問題反應冷淡，認為這一問題沒什麼“緊迫性”。意大利外交部長、墨索裏尼的女婿齊亞諾在日記中寫道，墨索裏尼從利比亞回國後，“反德調子日甚一日……墨索裏尼說：‘現在人們不知道，兩個主子哪一個好，是英國人好還是德國人好’”。而齊亞諾本人則同意這樣一種說法，即“德國人是刻薄的主子”。
由於英軍在阿萊曼一線抵抗的加強，同時由於德意軍隊得不到必需的補給和援兵，隆美爾的攻勢到7月上旬已成強弩之末，9月初被迫轉入防禦。進攻受阻且給養不足的德意軍隊之間的矛盾日益加劇。齊亞諾在7月6日的日記中寫道：“有消息告訴我，說德國人在利比亞的行動引起軍界內部對他們強烈的憤怒。他們攫取了所有的戰利品，他們的爪子伸得真長。他們派德國的士兵看守戰利品，任何走近戰利品的人都要遭殃。”等到10月下旬，英軍開始反攻，德意部隊開始潰退時，德軍在危難中拋棄了意大利部隊，帶走了後者的淡水和幾乎全部機動運輸工具，致使被丟在沙漠中的3萬名意軍官兵成了俘虜。德意部隊之間甚至互相開火。