二战爆发之后，随着日本在东亚和南太平洋地区的扩张，美日的矛盾日益尖锐，石油问题也随着两国矛盾的激化而凸显出来。美国对日本的石油政策也从道义禁运转到全面禁运。
道义禁运
战争爆发后，日本所面临的石油问题比德国更严重。日本本土几乎没有石油，它又不像德国那样拥有大量的人工合成燃料厂。作为一个岛国，它又不能依靠陆地运输石油，它不得不依靠油轮，通过太平洋把石油运到本国。这使海军力量比较强大的国家，很容易切断日本的海上石油运输线，给日本以致命的打击。
从上面表格中可以看出，日本国内的石油产量极其低，而由于战争，石油年消耗量非常大。因此，日本严重的依赖国外的石油，这种严重的依赖也是促使日本建立“大东亚共荣圈”的原因之一。通过在东亚势力范围内的掠夺，可以是日本得到充足的战略性资源，尤其是石油。
早在1934年，美国国务院和外务部就抗议日本不遵守“门户开放”政策，在中国的东北搞石油垄断，但那时，美国政府不赞同对日本进行石油禁运。后来战争的扩大化，使美国和日本的矛盾越来越大，双方不时地进行谈判。
由于双方争执不下，美国开始考虑对日本贸易禁运和大范围的经济制裁的可能性，日本受到了压力，尤其在石油领域。日本占有的石油产地很少，只好用页岩油作为补充，这些占石油需求量的7%，其余的全靠进口，在1939年，80%的进口石油来源于美国，另外一部分来源于和属东印度群岛。荷属东印度群岛是东亚最重要的产油地，如果日本能够控制这个地方，那么它就能够得到充足的石油供应。
然而，荷属东印度的石油产量完全控制在外国石油公司的手中，尤其是皇家壳牌公司。因此，如果日本想毫无阻力的获得该地区的石油，就必须控制该地区。但是，所有与该地区有密切关系的国家都意识到了日本潜在的危险性。
美国现在陷入了一个非常尴尬的境地，一方面向日本供应石油用于战争，一方面反对日本利用石油进行对外扩张。如果不供应石油给日本，实行对日本石油禁运，这就有可能使日本占领荷属东印度群岛。
随着1940年法国和荷兰的失陷，日本在南太平洋上的地位得到了加强，美国也加强了新加坡和珍珠港的军事力量，以此来威慑日本。与此同时，英国忙于欧洲战场，无暇顾及日本，它希望对日本采取强硬政策，可是没有美国的合作，这是不可能的。因为日本大部分的进口石油来源于美国，从某种意义上来说，对日本的政策应该由罗斯福政府决定。
但是美国政府内部对这个问题也有很大的分歧。一部分人认为应该对日本采取强硬的措施，至少应该对日本进口石油进行禁运。这部分人中典型的代表是伊克斯。然而，国务卿赫尔却愿意用调解的方法解决问题。
1940年7月20日，财政部长亨利·摩根索和陆军部长史汀生试图说服政府对日进行全面禁运，但是国务院却发表了一份道义禁运的声明。声明将禁运物品仅限于辛烷值87以上的航空汽油和某些铁矿、废铁。
这一限制既可以保证美国军队的汽油供应，因为美国军使用辛烷值100的航空汽油，又不影响日本人，因为他们的飞机用的是辛烷值87以下的燃油，如果有必要他们还可以用加铅的办法提高燃油的标号。这种禁运实在是徒有虚名，却提醒了日本人，他们将遇到美国对日本实行禁运的可能。
美国之所以对日本道义禁运是有原因的：受美国孤立主义政策的影响；1939年住东京大使格鲁的报告说，日本已经储备了三年到四年用的石油，害怕一旦向日本禁运石油，将会促使日本入侵领荷属东印度群岛；罗斯福的“先欧后亚"的政策，美国不想把关注的焦点从大西洋移到太平洋；再一个，距离新的一届总统选举只剩下一个月了，罗斯福不想招惹是非；美国的海军和陆军正在扩建，他们也不想和日本发生正面冲突。
全面禁运
但是，道义禁运并不是不禁运。如果日本野心勃勃的扩张欲望，冲破了美国所能忍受的底线，美国是不会让日本满意的。1941年6月25日到7月2日，日本做出了决定命运的选择，暂时不动苏联一根毫毛，集中精力向南进攻，特别是争取控制整个印度，夺取荷属印度群岛，这恰恰触犯了美国忍受的底线。
1941年7月28日，当日本占领战领法属印度时，美国宣布对日本进行经济制裁，冻结日本在美国内的所有财产，包括实行石油禁运。英国和荷兰也纷纷效仿，英国切断了婆罗洲向日本的石油供应；美国说服荷兰东印度公司暂停向横滨和长崎运送石油。在日本国会中，首相宣称这种情势无法忍受，全国的陆海军即将缺油。
1941年12月7日，为了入侵荷属东印度群岛都和东南亚，摄取那里的石油。也为了保护海上通路，特别是为了保证从苏门达腊及婆罗洲返回日本的油轮畅通无阻，日本袭击了美国在太平洋珍珠港的海上舰队。珍珠港战争的爆发，使美国人团结一致，彻底全面的切断对日本的石油供应，冻结了日本在美国的全部资金，不允许日本用这些钱购买石油，毁坏东印度群岛上的石油设施，袭击从海上开往日本的油轮。
但是，东印度群岛上石油设旋被破坏的范围和程度远远没有日本人想象的那么严重。登陆之后，日本人开始大张旗鼓地修复东印度群岛上的石油设施。到1942年，被日本人修复的油田的年产量已经达到2590万桶，次年又提高到4960万桶，相当于1940年石油产量的75%。
到1943年，日本的石油进口量已经达到1941年的产量，即美、英、荷三国对日本石油禁运之前进口量的80%。然而，由于日本的海运能力比较弱，这个缺陷给日本带来了毁灭性的打击。
日本的油轮是美国潜艇最喜欢袭击的目标。到1944年，被美国潜艇击沉的日本的油轮数目已远远超出了日本新建的油轮的数量。日本石油进口的数量在1943年的第一个季度曾经达到顶峰，但是到1944年日本进口的石油量已经不到1943年石油进口量的一半，1945年日本已经进口不到一滴油了。某日本船长说：“到快停战那段时间，事情发展到油轮只要离港，大家就肯定它有去无回的地步。我们谁也不怀疑油轮回不了日本"。
日益严重的石油短缺越发明显地约束着日本的军事能力，影响到日本的战略考虑。在1944年6月的马利亚纳群岛战役中，日本战舰因为缺少石油而未能参加战斗。石油的短缺还限制了日本空军的能力。1944年，日本飞行员的训练从认为必须完成的60小时减少到30小时。
随着时石油短缺情况的进一步恶化，航空训练干脆免了。航空油的原料只剩下松脂，而且炼成的燃油越来越多的掺杂酒精。劣质性的燃料，缺乏训练的飞行员，未经核验的飞机，使日军飞机从一个基地转向另一个基地就损失其中的40%。
日本石油短缺的综合结果是，正当日军需要海军、空军联合抗击盟军时，却由于严重缺油而又不得不分散兵力。总之，美国对日本的石油禁运，给日本带来了灾难性的后果，加速了日本的失败。