與此同時，8日1時30分，倫美支隊5300人在海軍第3水雷戰隊第一護衛隊主力的護航下，分3個波次在馬來亞北部的哥打巴魯強行登陸。登陸後，遭到英守軍的頑強抵抗，英軍飛機擊沉日軍輸送軍事物資的“淡路山”號，擊傷“綾戶山”號、“佐倉”號。經過4個小時的激戰，日軍從海岸線深入1500米，控製了英軍陣地。晚上，日軍又集結登陸部隊主力一舉奪取機場，擊退了英軍的反擊。
登陸戰役開始後，擔任空中掩護的日軍第3飛行集團開始對馬來半島機場和新加坡海軍基地進行大規模的轟炸，迫使英空軍退縮到新加坡地區。日軍第22航空隊也於8日拂曉長驅直入，襲擊了新加坡英軍的軍事設施，9日下午又襲擊了關丹機場，2天共擊毀英軍飛機50架，使英軍損失1／3的空中力量，日軍掌握了作戰地域的製空權。
為了阻止日軍繼續登陸，12月9日17時，英軍遠東艦隊司令菲利普斯率領以“威爾士親王”號和“反擊”號為骨幹的海軍編隊，從爪拉丁加奴海北上，準備襲擊日軍登陸輸送隊。日軍一方麵進入迎戰狀態，一方麵利用艦載機和潛艇同英海軍編隊保持接觸。10日8時，英海軍編隊航至關丹沒有發現日軍，便轉航繼續搜索。11時56分，日機在關丹以東約40海裏處發現英海軍編隊，第22航空隊迅速出動34架俯衝轟炸機、51架魚雷轟炸機發起攻擊，一舉將英軍“反擊”號、“威爾士親王”號擊沉。除2000人被驅逐艦救出外，菲利普斯等800餘名官兵全部陣亡。
日軍奪取製海權和製空權後，後續部隊不斷上陸，主力越過克拉地峽，進入吉打州，沿西海岸的鐵路和公路向南推進。12日，佐伯聯隊一舉突破英軍重兵防守的馬來亞北部主要防線——日得拉防線。13日，占領吉打州首府亞勞。同一天，倫美支隊攻占爪拉丁加奴機場。
日軍的登陸戰役取得了出乎預料的成功。12月17日，日軍在亞羅士修改作戰計劃，決定以第5師和近衛師沿西海岸向吉隆坡、金馬士方向推進，以利於主力部隊作戰；另以第18師在宋卡待命，伺機在馬來東南沿岸的豐盛港附近登陸，迅速向居鑾和新山推進，切斷英軍主力的退路。這樣在新山州以北、吉隆坡以南地區將英軍主力同新加坡分割開來，各個擊破。
12月19日，日軍占領馬來半島西海岸檳榔嶼上的維多利亞空軍基地，切斷了英國空軍從印度、緬甸向新加坡、馬來亞機動的空中航路。至此，日軍奪取了馬來半島北部的所有機場。
1942年1月7日，日軍攻占士林河橋，完全切斷了北部防區印度第11師的退路，該師遂告瓦解。1月11日，吉隆坡失守，英軍在馬來亞中部的防線被突破。
1月10日，山下奉文下令窮追逃向新加坡的英軍，以近衛師經馬六甲，沿加影、芙蓉、淡邊、金馬士公路追擊。日軍進入新山州開闊地域後，2個師同時展開，要搶在英軍得到增援之前占領馬來半島。沿東海岸進攻的倫美支隊於1月3日奪取了關丹機場。英軍判斷日軍在興樓登陸，便主動撤退。
英軍原計劃在新山州搶築工事，構成新加坡北方屏障，固守待援。但由於英軍前線迅速潰敗，被迫於1月31日將部隊全部撤往新加坡，炸毀新、馬之間的長堤。日軍奪取了除新加坡外的全部領土。
1月31日，日軍下達準備進攻新加坡的命令。2月8日24時，日軍第18、第5師分兩路渡過柔佛海峽，在新加坡登陸。當天，日軍攻占丁加機場，並推進至天格機場。10日，第5師攻進頻尖。11日，第5、第18師從東、西兩側進攻英軍基地提馬。12日夜，近衛師占領曼台山。14日，奪取水庫，切斷了新加坡和英軍基地的水源，開始向市區炮擊。15日，日軍進抵新加坡城市郊，英守軍無力再戰。午後，英軍司令官帕西瓦爾中將率守軍投降，至此，印度洋的門戶已經向西敞開。
緬甸是日軍東南亞作戰的重要目標。日軍為了保證馬來亞作戰的側翼，鞏固印度支那、泰國占領區；切斷美英對中國進行補給的滇緬公路，配合中國戰場的日軍作戰；脅迫蔣介石投降；威脅印度，迫使印度脫離英國，同時企圖將緬甸作為長期占據南亞地區的北翼據點，掠奪緬甸的豐富戰略資源，遂於1942年1月初發動緬甸戰役。
日軍在進攻緬甸的同時，為了保障緬甸的海路補給，於1942年3月23日，以陸海軍一部占領印度的安達曼群島和尼科巴群島。新加坡失守之後，印度洋門戶洞開，印度、錫蘭（今斯裏蘭卡）失去屏障。英國十分擔心這兩個殖民地的安危，在緬甸兵力非常缺乏的情況下，集結了36個旅防守錫蘭，並於3月間在錫蘭成立一支新的艦隊。日軍擔心英國海軍勢力的增長會危及它由海路向仰光的增援，於1942年4月5日和9日，出動由南雲指揮的第1航空艦隊為主的機動編隊，對錫蘭科倫坡港和亭可馬裏海軍基地進行了空襲，共擊沉英軍輕重巡洋艦5艘、航空母艦和驅逐艦各1艘，擊落飛機約90架，同期還在孟加拉灣等海域擊沉英國艦隻30餘艘。英國在遭受襲擊之後，將東方艦隊主力撤往東非，實際上放棄了印度洋。英國擔心日本會在掌握印度洋製海權之後，大舉進犯印度大陸。但日本這時已成強弩之末，力量有限。日軍艦隊解除了對仰光的海上威脅之後就撤了回來，其陸上兵力的擴張能力達到了極限，再也無力占領錫蘭，更不要說占領印度這樣的大國了。