1937年11月6日，意大利和德日两国签订《关于意大利加入德日反共产国际协定的议定书》。至此，德、意、日侵略同盟初步形成。但《反共产国际协定》并没有明确规定相互之间承担的军事义务，从本质上说，该协定只是三个法西斯国家为了摆脱自己的外交孤立而签订的政治条约。
随着它们经济、军事实力的增长，其对外侵略扩张的野心也急剧膨胀。但是德、意、日三国中，没有一个国家能够单单依靠自己的力量夺取世界霸权。出于争霸和对外侵略的需要，德、意、日都认为有必要把三国轴心协定变为政治军事同盟。
1938年1月2日，里宾特洛甫在向希特勒提出的一份备忘录中，建议德国争取同日、意结成紧密同盟，以牵制英国的军事力量，便于德国在欧陆扩张。不久，里宾特洛甫通过亲德的日本驻德陆国武官大岛浩，向日本建议缔结一个既针对苏联，又针对西方国家的军事同盟条约。为讨日本的欢心，德国向日本做出一系列友善表示。
2月，德国停止向中国出售武器，同时承认日本一手制造的伪满洲国；7月，德国召回在华军事顾问。日本政府对德国的建议意见不一，外务省和海军主张同盟条约应仅仅针对苏联，而不是针对英法。他们认为，军事力量陷入中国战场的日本，外交上日趋孤立，不宜再与西方国家为敌。而陆军和外务省里的革新派则主张，接受德国的建议。他们认为同德意缔结军事同盟，有利于挫退苏联介入日中战争，“使英国抛弃亲蒋援华政策”，并“使美国至少保持中立态度，可能的话，诱使其倾向亲日”。这样，日本就可以在东亚放手行动。争论的结果，外务省的意见占了上风。1938年7月初，大岛浩答复里宾特洛甫，日本只同意缔结在采取对付苏联攻击的行动前进行协商的协定。
里宾特洛甫迅即回复大岛浩，德国希望缔结的德、日、意军事条约针对的目标不仅限于苏联，也包括英法，而且要规定相互之间的政治、外交和军事义务。7月19日，日本五相会议，决定了加强日、德、意合作的方针。
8月12日，五相会议决定讨论外务省制订的草案，但因陆相板垣征四郎主张接受《里宾特洛甫方案》，审议被迫延期。
8月26日，日本五相会议通过了外务省经过修改的方案。该方案主张在前言中写上，“加强防御共产主义在各地的破坏”，防卫对象仅限于苏联，并将原案中的自动参战义务改为经过协商决定。
但外务省与陆军对修正案有不同解释。前者的解释是以苏联一国为对象，而后者的解释则是主要针对苏联，但不排除以“第三国”为对象，并以此精神向驻外机构发出了训令。为统一解释，外务省于9月9日制订修正案，并提请陆、海、外三省协议会审议。
但陆军方面认为，修正案把对象明确限于苏联，冲淡了军事同盟的性质，这是对8月26日五相会议决定的主要精神的“阉割”，拒绝参加审议。至此，德日关于军事条约的谈判陷入僵局。
虽然早在1937年德意秘密经济协定书签订后，意大利的军事情报处就开始向德国提供情报，但德国同意大利缔结军事同盟的谈判同日本的谈判相比要稍晚一些。
1937年9月，墨索里尼访问德国，1938年5月，希特勒回访意大利。在这次访问期间，希特勒向墨索里尼提出签订军事互助条约的问题。但4月16日英意协定刚刚签字，根据协定，英国答应意大利可以在埃塞俄比亚和西班牙自由行动。墨索里尼不愿立即得罪英国，还无意接受这项条约。
这种情况没有维持多久，到慕尼黑会议召开时，墨索里尼的态度已有所变化，尽管依然不愿明确表示接受德国关于缔结包括日本在内的军事同盟的建议。
1938年9月29日晨，希特勒去德奥边境的库夫施泰迎接墨索里尼。在去慕尼黑的火车上，希特勒对墨索里尼说：“终有一日我们要并肩对英国和法国作战。”墨索里尼表示同意。会议期间，德国还将德、日、意军事同盟条约草案交给了意大利。
10月28日，里宾特洛甫访问罗马，目的是说服墨索里尼签订《三国军事同盟条约》。他说：
元首深信，我们不可避免地必须估计到在几年之内也许在3年或4年之内同西方民主国家发生战争，捷克危机已经表明了我们的力量！我们处于能先发制敌的有利地位，并且能完全掌握局面。我们是不会受人进攻的。军事形势好到无与伦比，从1939年9月起，我们就可以同各民主大国打仗了。
墨索里尼表示，不能缔结单纯的防御同盟，要缔结一个“足以改变世界地图的同盟”。
里宾特洛甫表示支持墨索里尼关于同盟性质的看法，并许愿说，德国将努力使地中海成为“意大利海”。据齐亚诺看，此时德国外交部长的心思“完全都在”战争上。10月15日，反对德日军事条约谈判的日驻德大使东乡茂德调任驻莫斯科大使，大岛浩接任日驻德大使职务。
10月27日，里宾特洛甫趁此机会向大岛浩表示，德国准备在军事援助等。
问题上向日本让步，但条约的针对目标应包括英法。11月1日，德国正式提出条约草案。11月11日，日本五相会议决定促进《三国军事同盟条约》早日缔结。新外相有田八郎作了谅解性说明：本协定主要是针对苏联，但英法等国一旦站在苏联方面则即成为对象，英法等国本身并不是对象。
外务省据此制订了第二次修正案。但大岛浩对此案极力反对，认为与8月26日五相会议精神相去甚远，已经按照以“第三国”为对象的方针，向德国提出谈判，现又变卦，“事关我国威信”。因陆相与外相意见相左，日本政府对如何回复大岛浩，得不出一致意见。
但是，意大利独裁者对缔结军事同盟的态度同日本政府相比积极得多。
墨索里尼认为，同英法发生冲突不可避免，希望能与德日结成军事上的同盟。1939年1月，他对齐亚诺说，决定接受里宾特洛甫关于把三国《反共产国际协定》变成军事同盟条约，并希望在1月份就能签订这项条约。
希特勒对墨索里尼的态度表示满意，并希望加快步伐迅速缔约。
1月6曰，德国向意大利和日本重新提出《三国军事同盟条约》方案。此时，日军已占领武汉和广州，英国在华利益受到进一步损害。
1月14日，英法声明不承认日本的行动，表示将捍卫自己在华利益。日英矛盾的加剧使日本对三国军事同盟的态度有所改变。里宾特洛甫、大岛浩和齐亚诺经直接磋商，草拟了三国条约的文本。
在里宾特洛甫和齐亚诺看来，签订条约似乎已不成问题了，因为剩下来的只是技术性问题。他们预定于1月28日签订这项条约。
但是，他们想得太简单了。1月19日，日本五相会议通过了外相提出的如下方针：
三国同盟是针对苏联的，但根据情况也针对“第三国”；军事援助及援助的程度将视情而定，并声明这只是反共产国际条约的延伸。
为向日本驻意德两国大使传达政府的这一精神，2月下旬日本政府派遣由外务省、陆军部和海军部组成的特使团前往罗马和柏林。德国不满意日本的保留态度，谈判再度搁浅。捷克斯洛伐克被德国侵占后，欧洲局势日趋紧张。1939年4月，英法苏三国开始结盟谈判。日本政府担心，如果英法苏结盟，而日本仍游离于法西斯军事集团之外，处境将会十分不利。同时，德国也可能与苏联结盟对日本施压。
在这种情况下，日本首相平沼于5月14日致函希特勒和墨索里尼，表示“即使德国遭到苏联以外的一个或数个国家的攻击，日本也决定提供政治、经济援助与军事声援”。但日本仍借口准备不足，拒绝一旦德国与西方国家发生冲突立即提供支援。
日本政府对缔结三国同盟的态度抬高了意大利在德国人心目中的身价。虽然德国的高级将领对意大利的军事实力评价很低，但希特勒现在却急于要同意大利结成军事同盟。
从1939年4月份起，两国最高统帅部参谋人员就开始了谈判。在凯特尔看来，无论是意大利的部队还是它的军备，都情况不佳。他认为，要打仗就得当机立断，不然意大利人就不会参加了。
4月15日，苏、英、法三国开始在莫斯科进行政治谈判。苏联和西方国家为了建立抵抗德国的防御阵线而做出的种种努力使希特勒很恼火，他决定加速德意结盟谈判的进程。
5月6日，德意两国外长在米兰会面。由于意大利人估计德国对波兰的行动已“迫在眉睫”，在谈判中，齐亚诺便根据墨索里尼的指示，强调意大利至少在3年之内希望避免战争。
里宾特洛甫表示，德国也希望能维持这么久的和平。这种德国人不希望马上打仗的表示，显然使意大利人感到满意。双方商定立即缔结一项德意同盟条约。
5月22日，里宾特洛甫和齐亚诺在柏林总理府签订了《德国和意大利同盟条约》，即所谓《钢铁盟约》。条约主要内容是：
如缔约国之一的安全或其他重大利益受到外来的威胁时，缔约的另一方将给予受威胁的一方充分的政治上和外交上的支持，以消除该威胁。
如果违反缔约双方的愿望而发生其中一方陷入与另一个或几个国家的军事纠纷之中时，则另一个缔约国应立即以盟国的身份以其全部军事力量在地面、海上和空中予以援助和支持。
两缔约国一经共同作战，两国中的任何一国都不得单独停战或请和。
这是一个地地道道的侵略性军事同盟条约。其侵略性质突出地表现在希特勒一定要放在序言中的一句话上：两国人民“因其世界观内在的血缘关系及其利益上的广泛一致性，相互紧密地团结在一起，为保障他们的生存空间和维护和平而共同奋斗”。
德意军事同盟条约的签订，使两个法西斯国家的命运更加紧密地联系在一起，这是法西斯侵略集团在通向世界大战的道路上迈出的重要一步。