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1936年(昭和11年)に締結された日独防共協定に引き継ぎ、アジア及びヨーロッパにおける三国の指導的地位の確認、相互が軍事的に危機に陥った場合の援助が取り決めがなされた。 この同盟によって日本の対英、対米関係は極端に悪化し、太平洋戦争（大東亜戦争）は不可避となったとされる。
後にハンガリー、ルーマニアが、1941年(昭和16年)にはブルガリアが加盟した。
1945年（昭和20年）1月19日、連合国に降伏したイタリアが同盟を破棄、同年5月7日にドイツが、8月15日に日本が降伏し、三国軍事同盟は消滅した。