1940年7月,任第二次近卫内阁的陆军大臣。东条英机此时仍然主张对英美开战的计划,在文官集团已经无法控制军部后。东条于1941年10月18日任首相组建东条内阁,并兼任陆军大臣。东条也被提前晋升为大将<ref>此前,晋升大将的要求为中将任至少五年以上,东条只任了四年十个月</ref>。在东条上台后,日本迅速确定了对美谈判已无可能必须开战的方针。
1941年12月8日,太平洋战争全面爆发,日本起初占有优势,但随后局势恶化。到1943年8月,东条向[[日本大本营|大本营]]提出了反对'''统帅权独立'''的主张,他认为军政军令分离的传统已经不适合现在的日本,要求军事体系一元化,但大本营此时没有同意这个主张。直到1944年,局势更加恶化之际,东条在当年2月22日逼迫参谋总长杉山元(此时已经晋升[[日本元帅|元帅]])和军令部总长[[永野修身]]元帅辞职,自己以陆军大臣身份兼任参谋总长,海军大臣[[岛田繁太郎]]大将兼任军令部总长。这也是日本历史上仅有的陆海军大臣兼任参谋(军令部)总长的例子。
1944年7月18日,美国已经开始空袭日本,此时日本全国对东条英机极度不满,[[昭和天皇]]也对其失去信任。失去了天皇信任的的东条英机召开了最后一次内阁会议后,向木户幸一大臣递交了首相辞职书。同日,他辞去参谋总长之职(梅津美治郎大将同日接任),并陆续辞去陆军大臣、内务大臣、军需大臣之职,转入预备役。22日,他向全国正式宣布辞去首相的职务。
此后,东条赋闲在家,还遭遇过数次暗杀。不过此时的东条也并未放弃战争念想,时不时会以陆军大将的身份去各种陆军机构叫嚷本土决战的构想。直到1945年8月9日,天皇下达了终战的“圣断”后,仍然直接面见了天皇表示不能轻率接受解除武装的要求。据传在这次会面上东条被天皇斥责,但无法确认此说法真假。彻底心灰意冷后的8月14日,东条英机向准备发动兵变的女婿古贺秀正少佐(时任[[近卫第一师团]]作战参谋)表示必须遵从圣命,不准再乱来。但古贺仍然自作主张参加了[[宫城事变]],并在8月15日开枪自杀。
=== 东京审判 ===
1945年8月15日[[终战诏书]]发布和9月3日日本正式签署投降书后的这段时间内,东条英机遣散了家人,一直一个人住在家中。1945年9月11日,东条英机被列为首席战犯,同日大批美军宪兵便来到他家逮捕他。东条英机为了拖时间,请求宪兵等他穿好衣服。随后便用当年希特勒赠送给他的瓦尔特自动手枪向心脏开枪(几天前,东条英机曾让自己的私人医生用炭笔在自己胸口的心脏部位画了一个酒杯大小的圆圈),但由于是左撇子且心脏畸形的原因,东条开枪打偏了,洞穿了肺部。美国大兵冲入室内时,东条已经濒临死亡,输血救活了东条后,东条说自己朝心脏开枪自杀是为了“让别人能够看清楚自己的脸,从而知道他已经死了”。三个月后,伤愈出院的东条被直接送入了日本东京巢鸭监狱。