就在德日进行谈判的同时，德意之间也在就缔结军事同盟条约问题进行频繁磋商。在慕尼黑会议期间，希特勒曾向墨索里尼提出意大利参加德日军事同盟的问题，墨索里尼原则上表示同意。1938年10月28日，里宾特洛甫访问罗马。他在同墨索里尼会谈时表示，德日意军事同盟缔结后，一旦同西方列强开战，德意两国可投入战场二百个师；而日本“即将完成控制中国”，利用它来对西方国家作战将“极有价值”。墨索里尼提出， “我们要建立的绝不是一个仅仅防御性的联盟……恰恰相反，我们要建立一个足以改画世界地图的联盟。”

德意两国在推行扩张政策时，互相给予支持。1939年1月1日，墨索里尼对齐亚诺说，他决定接受德国关于把三国《反共产国际协定》变成一项同盟条约的建议，他还提议在1月份就签订这项同盟条约。在里宾特洛甫、齐亚诺和日本驻德大使大岛浩直接磋商后，还曾草拟了一个三国条约的文本。但由于日本政府坚持三国条约的保留条件，三国条约问题迟迟没有解决。1939年3月17日，齐亚诺对德国驻意大使马肯森表示，意大利“无保留地同意”德国占领捷克斯洛伐克剩余部分的行动。4月7日，意大利入侵阿尔巴尼亚。希特勒随即表示支持。4月中旬和5月初，德国空军司令戈林和外长里宾特洛甫先后访问意大利，讨论德意两国建立双边同盟的问题。经过一连串幕后交易，5月22日，里宾特洛甫和齐亚诺在柏林签订德意同盟条约。这个被称为“钢铁盟约”的军事同盟条约规定：德意互相承担义务，在涉及它们共同利益和整个欧洲局势的问题上进行磋商，如果一方的安全和其他重大利益受到外来威胁，另一方将给予充分的政治和外交支持；如果一方卷入同一国或数国的军事冲突，另一方将立即以全部军事力量给予援助；双方共同作战时，必须在互相取得完全一致的情况下，才能缔结停战协定与和约。

“钢铁盟约”的缔结，无疑是德意勾结、发动战争的重要步骤，其内容比《反共产国际协定》大大前进了一步，双方都承担了军事义务。然而，德意两国的“团结”并不如他们自己吹嘘的那样“坚如钢铁”。当时，意大利面临的迫切问题是强化对埃塞俄比亚和阿尔巴尼亚的占领。它在军事上、经济上尚未为参加德国所准备发动的欧洲战争作好准备：同时，在争霸斗争中惯于依附强者的意大利帝国主义，并不愿意在欧洲局势发生有利于法西斯国家的重大转折前就把赌注全部押到德国一方。墨索里尼在1939年5月30日的一份备忘录中即表明，由于“需要有一个准备时期”，意大利希望三年以后再打仗。8月下旬，在德国入侵波兰的前夕，意大利又临阵退缩。墨索里尼致函希特勒说，如果德国进攻波兰，而冲突又保持局部化，意大利将对德国提供政治和经济援助；如果英法向德国展开反攻，意大利由于准备不足，不能在军事上采取主动行动。这样，尽管德意缔结了“钢铁盟约”，但在1939年9月德国入侵波兰、英法对德宣战后，意大利却宣布自己是“非交战国”。