Chiến dịch bắt đầu bằng việc tấn công đảo Borneo: vào ngày 17 tháng 12, quân Nhật đổ bộ thành công lên Miri, một trung tâm sản xuất dầu mỏ nằm tại phía bắc Sarawak, bằng sự yểm trợ của một thiết giáp hạm, một hàng không mẫu hạm, ba tuần dương hạm và bốn khu trục hạm.[21] Bên cạnh cuộc đổ bộ tại Miri, quân Nhật đổ bộ lên Seria, Kuching, Jesselton và Sandakan trong giai đoạn từ 15 tháng 12 năm 1941 đến 19 tháng 1 năm 1942.

Ngày 11 tháng 1, Lực lượng Sakaguchi, do thiếu tướng Sakaguchi Shizuo chỉ huy với nòng cốt là Lữ đoàn 56 Bộ binh, chiếm được đảo Tarakan nằm về phía bờ biển phía đông Borneo.[22] Một ngày sau đó, 1.300 lính Hà Lan tại đây đầu hàng và Nhật Bản cũng chính thức tuyên chiến với Đông Ấn Hà Lan trong ngày này. Sau Takaran, Lực lượng Sakaguchi chuyển sang tấn công Balikapan và mỏ dầu tại đây. Ngày 24 tháng 1, quân Nhật đổ bộ thành công bất chấp việc bị mất sáu chuyển vận hạm do bị hải quân Mỹ-Hà Lan tấn công[23] và chiếm được thị trấn này hai ngày sau đó.[22] Ngày 31 tháng 1, quân Nhật đổ bộ lên đảo Ambon và chiếm được đảo sau ba ngày.[24]

Ngày 14 tháng 2, 260 lính dù Nhật xuất phát từ Mã Lai đổ bộ xuống và Palembang thất thủ chỉ một ngày sau đó.[25] Để hỗ trợ cho cuộc đổ bộ lên Bali vào ngày 18-19 tháng 2 và Timor ngày 20 tháng 2 cũng như dọn đường cho cuộc tấn công Java, hải quân Nhật cũng tiến hành oanh kích căn cứ Đồng Minh tại Darwin vào ngày 19 tháng 2 và vô hiệu hóa thành công căn cứ này.[26]

Đánh chiếm Java - Hà Lan đầu hàng

Hòn đảo đông dân Nhất của Đông Ấn Hà Lan là Java với 43 triệu dân có Batavia (nay là Jakarta) nằm ở cực bắc là thủ đô của Đông Ấn Hà Lan với 450.000 dân.[27] Tổng cộng có 9.000 lính Hà Lan chính quy, 14.000 lính Hà Lan tình nguyện và 126.000 lính bản địa, cộng 3.5000 lính Anh, 3.000 lính Úc và một tiểu đoàn pháo binh Hoa Kỳ phòng thủ tại đây.[25]

Ngày 18 tháng 2, một đoàn tàu gồm 56 tàu vận tải, một phần lớn lực lượng Tập đoàn quân 16 rời quân cảng Cam Ranh, Đông Dương tiến về phía Nam. Tại ngoài khơi biển Đông, đoàn tàu này đã gặp đoàn chiến hạm hộ tống khởi hành từ cảng Cao Hùng (Đài Loan), gồm chủ lực là một tàu sân bay, bốn tuần dương hạm nặng, ba tuần dương hạm nhẹ và hơn một chục khu trục hạm. Hai đoàn tàu sáp nhập thành một hải đoàn đặc nhiệm đổ quân lên bờ biển phía Tây đảo Java. Cũng trong thời gian trên, một hải đoàn đặc nhiệm nữa đã xuất phát từ cảng Davao (phía nam Philippines) với 40 tàu vận tải thuộc quyền chỉ huy của chuẩn đô đốc Tanaka Raizō chở theo một sư đoàn bộ binh và nhiều đơn vị phối thuộc, được sự yểm trợ của đoàn chiến hạm hộ tống do phó đô đốc Takagi Takeo làm tư lệnh, bao gồm hai tuần dương hạm nặng, hai tuần dương hạm nhẹ và 14 khu trục hạm.[28] Hải đoàn này có nhiệm vụ đưa quân đổ bộ lên bờ biển phía Đông Java. Hai hải đoàn đặc nhiệm đã chuyên chở hơn 100.000 quân, tạo thành hai gọng kìm tiến đánh Java.[28]

Ngày 27 tháng 2, đã xảy ra trận hải chiến giữa hải quân Nhật Bản và hạm đội liên hợp 4 nước Đồng Minh Hà Lan, Hoa Kỳ, Anh và Úc tại vùng biển Java. Phe Đồng Minh có năm tuần dương hạm và chín khu trục hạm do Chuẩn đô đốc Karel Doorman chỉ huy chặn đoàn tàu đổ bộ Nhật. Kết quả là Đồng Minh bị mất hai tuần dương hạm và ba khu trục hạm cùng tư lệnh hạm đội và đô đốc Doorman cũng tử trận.[24] Đêm 28 tháng 2, Đồng Minh mất thêm hai tuần dương hạm nữa trong Trận chiến Eo biển Sunda.[24] Các chiến hạm còn lại của Đồng minh đã được lệnh rời bỏ Đông Ấn Hà Lan chạy về Úc nhưng bị hải quân Nhật chặn đánh và chỉ có bốn khu trục hạm Mỹ chạy thoát.[29]

Đêm 28 tháng 2, quân đội Nhật Bản bắt đầu đổ bộ lên Java hầu như không gặp sự kháng cự nào đáng kể. ABDA chính thức giải tán vào khoảng 1 giờ sáng ngày 1 tháng 3 năm 1942 bởi Đô đốc Conrad Helfrich, chưa đầy hai tháng sau khi được thành lập.[30]

Ngày 8 tháng 3 năm 1942, Bộ tư lệnh quân đội Hà Lan tại Đông Ấn Hà Lan ra lệnh cho các lực lượng của mình hạ vũ khí đầu hàng vì sự an toàn của những người Hà Lan và không tin tưởng vào lòng trung thành của các đơn vị người bản xứ.[31] Để chiếm được Java, quân Nhật tử trận 671 người trong khi con số này của phe Đồng Minh là 2.383. Chiến dịch Đông Ấn Hà Lan đã chấm dứt sớm hơn ba tháng so với dự tính ban đầu.[32]