12月17日，日军开始对菲律宾进行第二阶段作战。12月22日和24日，日军分别在吕宋岛的仁牙因湾和拉蒙湾登陆。25日在和乐岛登陆。17天之内，日军成功地实施了9处登陆。
在日军迅猛突击下，美军损失惨重，马尼拉的防线迅速被突破。12月26日，麦克阿瑟下令撤出马尼拉，将部队集中于巴丹半岛的预设阵地进行抗击。日军没有紧追美、菲退却的部队，仍按原作战方案向马尼拉推进。1942年1月2日，日军攻占马尼拉。
1942年1月10日，日军向巴丹半岛的美军发动进攻，此时南方军已将第5飞行集团和土桥师调去进攻缅甸，参加对荷属东印度群岛的作战，侵菲日军战斗力大为下降，加上地形不熟，热带病流行，此次作战，日军减员较大。1月28日，日军被迫停止进攻，巴丹半岛的作战陷入僵持状态。4月3日，日军在得到2.2万人和飞机、火炮的增援后，集中第4、第18、第65师3万人对巴丹半岛发起第二次进攻。在日军猛烈攻击下，巴丹半岛守军7.5万人(其中美军9300人)于4月9日投降。
日军攻占巴丹半岛后，对哥黎希律岛连续实施猛烈的炮击和轰炸。5月5日，日军渡过海峡在哥黎希律岛登陆。接替麦克阿瑟指挥的美军中将温赖特于5月6日广播投降书，驻岛美菲部队1.5万人成为日军战俘，随后，南部其他岛屿的美菲部队也大部投降，一部溃散或潜入山林。日军在进攻菲律宾作战中死伤约1.2万人。