荷属东印度群岛处在亚洲大陆、澳洲大陆、太平洋和印度洋之间，由爪哇、苏门答腊、婆罗洲等3000多个岛屿组成，是控制两块大陆、两大洋海上交通的咽喉要地，并盛产石（(年产石油约800万吨，是日本石油年产量的20）)、橡胶、锡、生铁、煤等战略物资。为切断美澳联系，建立向太平洋进攻的前进基地，夺取丰富的石油资源，日本便将占领荷属东印度群岛作为主要目标。
日军对荷属东印度群岛的作战企图是以马来亚、菲律宾为基地，从两翼实施包围，首先夺取外围岛屿跟石油资源地区，消灭盟军的海空兵力，接着集中兵力攻占该地区的政治、经济、文化中心爪哇岛。日军大本营对此次作战做了充分的准备，认为作战的关键是要确保在对方破坏之前完整地占领石油资源的生产和储备设施，以便在短期内能够恢复生产，供作战急需。
为此，在作战方式上，日军采取奇袭，作战时间尽量提前。参加作战的兵力是今村均指挥的陆军第16集团军，下辖丸山政男的第2师、左野忠义的第38师、土桥勇逸的第48师和坂口静夫混成旅。此外，还有海军第3舰队、第11航空队，陆军第3飞行集团，共约10万人，飞机430架。以南遣舰队为基干的马来部队也参与此次作战。
1942年1月3日，美、英、荷、澳在爪哇万隆组成西南太平洋盟军司令部，由英国韦维尔将军担任总司令。当时整个东南亚的战略态势对盟军十分不利，美英军在菲律宾和马来亚的败局已定，荷兰早在欧洲战败。韦维尔刚从新加坡转战担任形势险恶的东印度群岛的防卫任务。由于四国各自关心本身的得失，难以达成战略协同。参加作战的美英军多是从菲律宾和马来亚败退下来的，荷兰部队多数是当地人，同荷兰殖民者一向存在矛盾，战斗力不强。盟军在荷印地区的兵力有陆军9.2万人，其中荷属东印度军7.5万人，各种舰艇146艘，飞机300架。
日军分3路进攻爪哇外围岛屿，夺取制空权，占领资源地区，形成对爪哇的包围态势。1941年12月16日，担任中路进攻的日军第18师第124团占领了婆罗洲北部的米里和斯里亚，25日占领古晋。1942年1月11日，坂口旅在海军的配合下，避开正面港湾，从西岸丛林地带登陆，攻占著名的石油产地打拉根，突破荷属东印度北部防御的第一道防线，1月24日占领巴厘巴板，守军1个营烧毁油库后撤退。2月10日，日军占领马辰。
1月11日，东路日军第38师一部占领苏拉威西岛的万雅老，24日占领根达里。1月31日和2月20日，日军的1个联队在航空兵的配合下，对安汶岛、帝汶岛实施登陆，迫使岛上荷澳守军投降。日军夺取两岛后，联军失去了后方依托。2月19日，日军出动舰载机200架，轰炸澳大利亚北部的达尔文港，炸沉舰艇11艘，炸毁飞机23架，炸死炸伤约500人。西路日军第38师一部担负攻占苏门答腊岛上重要石油资源地区——巨港。2月14日至15日，日伞兵第1旅一部和伞兵预备队在巨港着陆。与此同时，日军1个师的主力约1万人在巨港登陆。登陆部队与空降兵会合后，于2月15日占领巨港，守军炸毁炼油设备后撤至爪哇。至此，日军已完成第一阶段的作战任务，并从东、西、北三个方向逼近爪哇。
1942年2月下旬，在日军对爪哇实施登陆之初，美、英、荷等国的舰队在荷兰海军上将赫尔弗里克的指挥下组织了对日军登陆输送队的多次攻击。
2月23日，日军第48师搭乘运输船48艘，由第4水雷战队、第2和第9驱逐舰战队掩护，由巴厘巴板港出发，向泅水方向航进。26日晨，在婆罗洲南部的拉乌特岛以南与第5战队和第2水雷战队会合，编成一支庞大的登陆输送队。当日17时30分，航至泅水西北方约60海里处，与盟军4艘巡洋舰和7艘驱逐舰编成的联合舰队相遇，双方进行远距离炮战，盟军2艘驱逐舰被击沉。日军为了保证登陆兵力的安全，于19时30分开始北撤，暂时脱离接触，深夜盟军舰队又北上对日军登陆输送队进行攻击，双方使用了鱼雷，结果盟军2艘巡洋舰被击沉，日军数艘运输船被击沉。此次海战，使日军登陆比预定时间推迟了一天，然而未能从根本上扭转战局。
准备在雅加达地区登陆的日军第16集团军主力，搭乘运输船56艘，在第7战队和第5水雷战队为基干的战斗舰艇掩护下，于2月28日夜抵达万丹湾泊地。第16集团军主力开始换防时，盟军巡洋舰“休斯顿”号、“柏斯”号对正在换防的日舰进行袭击，数艘运输船受重伤。
日本海军“赤城”号、“加贺”号、“苍龙”号和“飞龙”号4艘航空母舰，还有近藤指挥的第2舰队和南方部队——在爪哇东南海域歼灭从荷属东印度地区向澳大利亚撤退的联合舰队，防止美军太平洋舰队增援。2月19日，空袭达尔文港的日本海军第1航空舰队返回肯达里港后，于2月25日向爪哇以南海面出击。自3月1日至4日，共击沉盟军驱逐舰3艘、普通舰船13艘。至此，盟军联合舰队全部瓦解，残余舰艇撤往澳大利亚。
经过对爪哇大规模的连续空袭和扫清外围岛屿的作战，日军完成了对爪哇登陆作战的准备。3月1日，日军主力在爪哇东部和西部同时登陆。担任西路的第2师和东海林支队从雅加达湾和安列丹登陆，基本上没遇到有组织的抵抗，登陆后直奔沙班并切断爪哇北部东西铁路交通线，直接威胁雅加达和万降。担任东路的第48师和坂口支队在泅水港西南克腊干登陆，从背后包抄荷属东印度的海军基地泅水港，一举切断盟军南撤的道路。
由于岛外所有机场已被日军控制，爪哇三大战略要地首府雅加达、守军总司令部所在地万隆、海军基地泅水港均陷于被分割孤立无援的困境。日军发起猛攻，3月5日占领雅加达，7日攻占万降，8日攻占水港。3月9日荷属东印度军事当局被迫向日本宣布投降。