至4月11日，英軍除一小支部隊被圍困在托卜魯克外，其他部隊都被逐出了昔蘭尼加，退至埃及境內。15日，德、意軍占領了埃及西部邊境從塞盧姆至賈拉布卜綠洲一線，此後未再向前推進。
1941年的3月末至4月中旬，是隆美爾進入非洲後取得最輝煌戰績的時候。他在兩周的閃擊戰中，使英軍從1940年12月至1941年2月對意軍的兩個月反擊成果喪失殆盡。英軍隻在托卜魯克還留下了立腳點。從戰略上說，英軍堅守這個陣地是有重大意義的：它不僅可以作為敵人的肉中刺，而且對以後12個月的非洲戰局也起了深遠的影響。當時丘吉爾在倫敦就對此作了充分估計。他在4月7日致韋維爾的電報中說，考慮到敵人的有限力量和戰略弱點，“您定能守住建有意軍永久性防禦工事的托卜魯克，至少能守到敵人開來強大的炮兵部隊為止”，並強調“托卜魯克是我們應死守而決不能考慮撤退的地方”。但韋維爾對能否守住托卜魯克則信心不足。針對這一情況，丘吉爾與參謀長委員會密商後，又起草了一份口氣更加強硬的電報說：“放棄托卜魯克要塞看來是不可思議的。”按照丘吉爾的指示，1941年6月25日，英軍對德、意軍進行了一次反擊，企圖奪回塞盧姆，並解除托卜魯克之圍。經3天激戰，雙方均有損失。英軍損失尤重，被迫返回原地。韋維爾最後的努力遂告失敗，不久便被解除了中東總司令的職務。而被圍困的托卜魯克是在近8個月後才解圍的。
英軍的反擊沒有取得成功，而德、意軍也沒有獲得應有的補充。因為這時希特勒正忙於進攻蘇聯，於是隆美爾也不得不停止進攻。至此，北非沙漠之戰遂告一段落。
爭奪北非和地中海控製權
1941年6月22日，希特勒撕毀蘇德互不侵犯條約，未經宣戰便發動了對蘇聯的突然襲擊。二次大戰規模的擴大，進一步加劇了交戰雙方爭奪北非和地中海控製權的鬥爭。因為占領設有海空軍基地的北非沿海地區，就能獲得一個把海空軍的戰鬥行動一直擴展到亞平寧半島、巴爾幹和土耳其的出發地域。同時，北非沿海地區又是一個重要的戰役方向，雙方的大量陸軍在海空軍的支援下，可以奪取通往近東的通道和非洲的縱深地區。至於地中海上的交通線，不僅可以保障雙方從一個戰區往另一個戰區調動軍隊的速度，而且對於保障雙方戰略原料的供應也是至關重要的。
1941年6月，地中海區域交戰雙方的基本態勢是：意大利仗著自己有利的地理位置和強大的海軍，控製了地中海的中部和從本土通往北非各殖民地的交通線；英國海軍在連續重創意大利海軍之後，仍繼續保住了對地中海西部和東部的控製權。但6月之後，雙方在地中海交通線上的鬥爭更趨激烈，目的都是為了保障對北非兵力和物資供應的暢通。1941年8—12月，雙方的海空軍在地中海上展開了激戰，英軍幾乎完全切斷了從意大利到北非的德、意海上交通線。在這條交通線上，為北非德、意軍輸送物資的船隻，8月份被英國海軍和航空兵擊沉了33%，10月份增至63%，到了11月竟達70%以上。11—12月，德、意海空軍展開了反擊。為保障反擊的成功，德國統帥部特從大西洋調來了部分魚雷艇和17艘潛水艇。德國的魚雷艇和潛水艇協同意大利的海軍和航空兵，對英國地中海艦隊發動了一連串強有力的突擊。大量英國水麵艦艇被擊沉或長期失去戰鬥力，其中包括3艘戰列艦和1艘“皇家方舟”號航空母艦。至11月底，在地中海東部，英國能夠作戰的軍艦總共隻有3艘巡洋艦和幾艘驅逐艦了。整個地中海的控製權完全落入德、意手中。此後，直到1942年11月，英美聯軍在北非實施大規模登陸戰成功，英國才又重新掌握了地中海的控製權。
在北非陸戰區，1941年6月交戰雙方的基本態勢是：經過前一段的激戰，雙方均沿利比亞至埃及邊境進行防禦。從表麵上看，北非的局勢同1940年夏季軍事行動剛爆發時一樣。可是，當法西斯德國對蘇聯發動進攻之後，北非的整個軍事政治局勢便起了急劇的變化。德國因集中主要力量對蘇聯作戰，使無力在北非展開大規模的進攻行動。在德、意的作戰計劃中，是想把在北非的積極行動推遲到侵蘇閃擊戰結束之後，待兵力和武器得到了補充，首先攻占已被圍困的托卜魯克，然後再全力進攻埃及。正因為如此，德國統帥部在1941年7月還把在西西裏島的空軍調往蘇德戰場。而在北非的英軍卻利用這一時機，擺脫了他們在1941年夏季以前的困境，加強了在馬爾他島的空軍以及地中海的海軍，並使之對敵人占優勢。1941年7月2日，丘吉爾任命奧金萊克上將接替韋維爾任中東總司令，並決定加強對北非的增援。7—9月，英國海軍在航空母艦空軍的掩護下，先後把兩支龐大的護航運輸艦隊經直布羅陀海峽護送到馬爾他島，此外還多次環繞非洲好望角，為在埃及的軍隊輸送補充兵力和武器。這幾個月中，英國向北非增調了3個師、10個坦克隊和大量航空兵。而在此期間，德國在北非的兵力隻增加了3個不滿員的意大利師。奧金萊克在造成兵力、兵器的對敵優勢後，決定對非洲發動第二次大規模進攻。這次作戰的代號叫“十字軍”行動。
為了實施“十字軍”行動計劃，奧金萊克將北非的英軍各部隊合編為第八集團軍，由坎寧漢上將指揮，下轄第十三軍和第三十軍，總兵力約15萬人，擁有坦克942輛，飛機1300架。第十三軍由奧斯汀中將指揮，第三十軍由諾裏中將指揮。
1941年11月8日淩晨，英軍在傾盆大雨中發動了進攻。第三十軍越過利比亞—埃及邊境向右轉，直趨托卜魯克。沿途僅遇到小股敵軍，這些敵軍稍作抵抗便立即後退。19日，英軍逼近西迪雷澤格，第十三軍逼近西迪俄馬。對此，剛從羅馬開會回來的隆美爾尚一無所知。是日夜，當他接到“關於200輛英軍坦克正在前進”的報告後，還認為是一支偵察隊而不予理會。20日早晨，英軍第三十軍的第二十二警衛旅進攻比爾古比，與意大利艾裏特師發生一場激戰。雙方均有損失，英軍尤重，但任何一方均未取得具有決定性的勝利。11月21日，第十三軍進展順利，其第四印度師已抵達西迪俄馬周圍，第二新西蘭師向北前出到了巴爾迪亞郊外，然後轉師西進，威脅德軍的後方交通線。
德、意軍總部為了粉碎英軍的進攻，曾以2個德國坦克師的兵力向東實施突擊，企圖突入埃及領土威脅英軍後方。但這2個坦克師因沒有空中掩護而遭到英國空軍的強力攻擊，因此不得不倉促西退。後來他們在托卜魯克以西地域集中，伺機再戰。
雙方經12月初的數次戰鬥，均有巨大損失。隆美爾由於缺乏必要的預備隊，12月6日命令昔蘭尼加境內駐軍西撤。英軍也因損失嚴重需要整頓，對後撤的敵軍也未組織有效的追擊。到1942年1月10日，德、意軍已有組織地退至阿格拉以南地區，集中了2個德國坦克師、1個意大利坦克師和1個德國輕步兵師；而在該地區的英軍隻有1個已被削弱了的坦克旅，以及在昔蘭尼加的1個步兵師和1個步兵旅。顯然，德、意軍占著優勢。於是，經過短暫的準備後，德、意軍於1月27日轉入反攻，擊潰了英軍的前哨部隊，並於1月28日占領班加西，2月7日進抵加紮拉、比爾胡木姆一線。由於隆美爾的軍隊需要補充燃料及其他物資，便停止了前進。雙方的戰線又穩定下來，並一直保持到1942年5月下旬。
1942年5月26日，隆美爾在得到補充後，再次發起進攻。當時英軍有2個軍的兵力和700輛坦克，此外，埃及還有2個步兵旅和1個裝甲師作為預備隊。步兵在加紮拉、比爾胡木姆一線占據了單個支撐點進行防禦，各裝甲部隊剛集結在距前沿40至50公裏的阿德姆地域。此時德、意軍已擁有1個非洲軍、1個意大利快速軍（1個坦克師和1個摩托化師）以及5個意大利步兵師，計525輛坦克和90輛自動火炮。德、意軍以快速迂回英軍南側，然後發起進攻。經過一番激戰，德、意軍於6月16日攻克阿德姆和阿克魯馬，從而完成了對托卜魯克的合圍。在托卜魯克的英軍，由第二南非師師長克洛普率領4個步兵旅、1個裝甲旅、5個炮兵團約3.5萬人防守。6月20日上午，德軍以其第二十一裝甲師為先導，在第十五裝甲師的支援下，協同意軍1個裝甲師和1個摩托化師，對托卜魯克展開進攻。經過14小時的戰鬥，英軍損失慘重，隻剩下幾輛坦克了，司令部也被包圍，克洛普便下令投降。這個在1941年英軍曾堅守9個月之久、被譽為“不屈的要塞”的托卜魯克，這次在一天之內便落入了隆美爾軍隊之手。德軍在托卜魯克俘虜英軍3萬餘人，以及足夠3萬人用一個季度的物資和約1萬噸燃料。之後，德、意軍便向埃及推進，並於6月28日占領了麥特魯港，於7月初進抵阿拉曼以南地區，離尼羅河三角洲隻有100多公裏了。此時，埃及的首都開羅已陷入一片混亂，政府機關開始焚燒檔案。但德、意軍也因得不到補給而停止前進。這時，希特勒正忙於向蘇德戰場增調軍隊和兵器，他隻是獎給隆美爾一根陸軍元帥的節杖，卻沒有及時送去隆美爾所需要的物資和援兵，甚至不顧北非德、意軍缺乏應有的航空兵保障，而將地中海地區的大部分德國空軍調往蘇德戰場。於是，隆美爾的軍隊成了強弩之末，再也無力向東突進，他們被阻於沙漠之中，處於一條漫長而又脆弱的補給線的末端，被迫從進攻轉入防禦。
1942年秋季，由於蘇德戰場上的戰鬥日益緊張，德國繼續把大量的人員和裝備運往蘇德戰場，而運往非洲的裝備更少了。在德軍從西西裏島撤出4個空軍中隊後，馬爾他島上的英國空軍又控製了意大利到北非的主要海上交通線。德、意開往北非的運輸船隊重新遭到猛烈襲擊，1942年10月損失率達44%，油料的損失尤為嚴重。北非和地中海的形勢對德、意軍日趨不利。
在此期間，英國在美國的支援下，不斷加強北非和地中海的軍事力量，積極進行各項進攻的準備工作。1942年8月4日，丘吉爾到達開羅，重新改組了英軍統帥部，決定由亞曆山大接替奧金萊克任中東總司令，戈特取代坎寧漢任第八集團軍司令。戈特的座機在飛往開羅途中被德軍擊中，機毀人亡，於是改由蒙哥馬利任第八集團軍司令。這位新指揮官一到前線後，立即整頓部隊，解除了一些作戰不力的軍官的職務，並將陸軍和空軍統一由聯合參謀部指揮。經過整頓和補充後，第八集團軍已擁有3個軍，即原來的第十三軍、第三十軍和新增的第十軍，共11個師又4個獨立旅，其中包括3個裝甲師和2個裝甲旅，配備坦克1100輛、飛機1200架，總兵力增至23萬餘人。而這時德、意軍隻有4個德國師、8個意大利師，其中包括4個裝甲師和2個摩托化師，共有坦克540輛、火炮2219門、飛機350架，由於人員缺額高達40%以上，所以總兵力隻有8萬餘人。他們在阿拉曼西南從地中海沿岸到卡塔拉盆地之間設置一條防禦地帶，正麵寬50公裏，縱深15—20公裏，同時在陣地上布置了大量地雷，稱之為“魔鬼的花園”，企圖阻擋英軍的進攻。
蒙哥馬利決定於1942年10月下旬月圓時，從阿拉曼發動英軍在北非的第三次大規模進攻。這次戰役的代號叫“捷足”行動。其意圖是，在突破德、意軍的防禦地域後，迅速向西推進，占領昔蘭尼加和的黎波裏塔尼亞全境，配合即將在法屬北非登陸的美、英聯軍，將德、意軍全部逐出北非。
1942年10月23日夜，在連續3天的航空兵火力準備後，英軍轉入進攻。1200門火炮暴風雨般狂轟了20分鍾後，步兵發起猛攻。戰事開始很順利，敵軍因缺少彈藥而沒有轟擊英軍的集合位置，但是布雷區卻給英軍的進展造成了較大的障礙。直至25日淩晨，英軍終於在敵防線北部31號高地以南攻占了部分陣地，並擊退了德軍第十五裝甲師的反撲。
蒙哥馬利鑒於前3天的突擊並未奏效，決定在10月27和28日暫停進攻，重新調整部署兵力，準備集中力量再發動進攻。隆美爾也因此獲得了一個喘息的機會，將第十二裝甲師和意軍的“阿裏堤”師北調。28日夜間，英軍向北部海岸猛攻，將意軍非洲軍團的4個營包圍在袋形陣地裏，使德、意軍的防線麵臨被突破的危險。在這種情況下，隆美爾隻得匆忙將其最後的預備隊第二十一裝甲師調往海濱地段投入戰鬥。在一場曆時兩天的消耗戰中，德、意軍雖然阻止了英軍向達巴、富卡方向前進，但損失很大，隻剩下200輛坦克。英軍盡管付出了以4輛坦克換一輛德軍坦克的沉重代價，但因其坦克在數量上占有絕對優勢，未投入戰鬥的坦克尚有800輛，仍然具有強大的進攻能力。蒙哥馬利鑒於德軍的預備隊已遭到重創，決定繼續發動攻擊。11月2日，他發動了代號為“增壓”的新攻勢。第三新西蘭師在300門火炮的支援下，在敵軍防線的中央打開了缺口，第一、第九裝甲師隨即投入戰鬥，向阿拉曼方向挺進。這時，德軍調集全部殘存的坦克，對挺進的英軍兩翼實施反擊，但因缺乏空中掩護，在英國空軍的襲擊下，損失慘重，大部分坦克被擊毀，有生力量隻剩下1/3，反擊遂告失敗。與此同時，英軍第十三軍在戰線的南部突破了敵軍的防禦，並形成對德、意軍濱海集團包圍的態勢。因此，隆美爾隻好不顧希特勒“不勝利勿寧死”的嚴令，下令全線退卻，並將意軍的淡水儲備和全部汽車帶走，被德國扔下的意軍隻得向英軍投降。在短短的半個月戰鬥中，敵軍死傷和被俘的約6萬人，連隆美爾的助手托馬將軍及9名意大利將領也成了俘虜。英軍繳獲坦克450輛、大炮1000多門，向西挺進上千公裏。此後，隆美爾繼續向西撤退，英軍尾追德軍，於11月5日追至富卡，6日占領麥特魯港，13日解托卜魯克之圍，20日前開到班加西，26日到達阿格拉地區。英軍在此之前的幾次進攻都曾被阻於此，但這次德軍殘部內無糧草、外無援兵，而且在法屬北非登陸的英美聯軍也已經向突尼斯挺進。因此，隆美爾別無出路，隻好再率軍退卻。1943年1月23日，德軍放棄了利比亞首都的黎波裏。2月上旬，德軍退到利比亞與突尼斯交界的馬雷特防線，與那裏的德軍會合。
阿拉曼戰役雖然未能把德軍一舉逐出非洲，但它畢竟是英軍通過艱苦血戰取得的第一個重大勝利。它大大提高了英軍的士氣，沉重地打擊了意大利法西斯，粉碎了德國法西斯企圖占領埃及，然後東進威脅蘇聯的南翼，並進一步挺進印度，與進犯南亞的日軍會師的戰略意圖。而且，英軍獲得了利比亞的港口和機楊後，改善了同盟國在地中海的戰略態勢，有利於向意大利進軍。丘吉爾說：“在阿拉曼戰役以前我們是戰無不敗，在阿拉曼戰役之後我們是戰無不勝。”他的話雖然有些言過其實，但阿拉曼戰役的確是北非戰場上的轉折點，是“命運的關鍵”。
德、意在北非和地中海的敗局
正當英軍第八集團軍突破阿拉曼防線、由東向西追擊隆美爾軍團的時候，英美聯軍於1942年11月8日開始了代號為“火炬”的大規模登陸戰，在北非開辟了新戰場。
美國的艾森豪威爾將軍和英國的亞曆山大將軍受命分別擔任英美聯軍的正、副總司令，指揮這次登陸作戰。9月20日，英、美參謀長委員會擬製了在卡薩布蘭卡、奧蘭和阿爾及爾同時登陸的作戰方案，並為此組織西部、中部、東部3支特混艦隊。參加特混艦隊的英、美軍共13個師，650艘軍艦和運輸船，其中包括3艘戰列艦、7艘航空母艦、17艘巡洋艦、64艘其他作戰艦艇。作為登陸的空中保障，將使用1700架飛機，其中絕大部分都駐守在直布羅陀。登陸日期定在1942年11月8日。
根據作戰計劃，前往卡薩布蘭卡的西部特混艦隊從美國出發，全部是美國部隊；前往奧蘭和阿爾及爾的中部、東部特混艦隊從英國出發。進攻奧蘭的是由英國海軍運送的美國部隊，並由一支美英聯合空軍部隊負責支援。進攻阿爾及爾的大部分是英國部隊，由英國的海、空軍進行支援。參加作戰的英國運輸船隊應於10月26日前全部駛離英國港口，而美國的部隊則應於10月24日從美國港口乘艦出航。美、英的這支遠征軍必須在同一時間到達各自的登陸地點。11月5日，艾森豪威爾飛抵直布羅陀，指揮這次即將開始的登陸戰役。在登陸戰役開始前，為爭取維希政府駐法屬北非的法國部隊（約20萬人）倒向盟國，11月7日，艾森豪威爾特地把在法軍中享有盛譽的吉羅將軍接到直布羅陀，想利用他的影響使北非的法國部隊倒向盟國。與此同時，美國駐阿爾及爾的總領事墨菲在阿爾及爾邀請法國軍事長官朱安進行密談，並決定把盟軍即將登陸的消息告訴正在那裏探視愛子病情的維希政府武裝力量總司令達爾朗，以爭取得到他的支持。但達爾朗隻答應發電報請示維希政府首腦貝當後再定。
在作了大量充分的準備之後，1942年11月8日淩晨，美英聯軍兵分三路向預定的目標發起了大規模的登陸戰役。
東部特混艦隊在英國海軍少將布羅斯的指揮下，於8日1時開始在阿爾及爾的東、西兩麵登陸。在阿爾及爾港口，登陸部隊遇到了法軍較激烈的抵抗，2艘英國驅逐艦在駛入港口時被擊傷，許多士兵被包圍，並在當日下午向法軍投降。幸好達爾朗這時已決定倒向盟國，下令阿爾及爾的法軍停止抵抗，並於下午6時45分在一項停戰協定上簽了字。盟軍隨即控製了整個阿爾及爾。
中部特混艦隊在美軍弗裏登少將的指揮下，也於8日1時許在奧蘭登陸。他們開始也遭到法軍的抵抗，損失嚴重。後來法軍指揮官獲悉雙方在阿爾及爾進行談判，抵抗意誌大為削弱。美軍裝甲部隊10日乘隙從南部突入奧蘭，逼近法軍司令部。中午，法軍宣布投降。
西部特混艦隊在美軍巴頓少將的指揮下，於11月8日拂曉前到達摩洛哥海岸。由於夜間行駛，而且航程較遠，所以登陸時間比原計劃晚了3小時。美軍分別在卡薩布蘭卡的達拉、利奧特、薩菲登陸，一開始就牢固地占據了立腳點。在有些地點，登陸部隊並未遇到抵抗。但隨後戰鬥一度相當緊張，特別是在利奧特港附近。幸好達爾朗已下達停止戰鬥的命令，摩洛哥總督諾蓋聞訊後便於11月11日宣布投降。美軍占領了卡薩布蘭卡。
希特勒在得悉美英遠征軍在北非登陸的消息後，采取了一係列緊急措施。11月10日，他下令德軍開進法國南部維希政府管轄的地區，維希傀儡政府就此垮台。與此同時，德、意軍隊迅速占領了科西嘉島和突尼斯的海空基地，並在突尼斯集結了5個師的兵力，組成坦克第五集團軍，由阿爾尼姆將軍指揮，企圖製止美英聯軍的前進。為了奪取法國的軍艦，德軍於11月27日進攻法國南部的港口土倫。法國水兵依靠自己的勇敢和機智，鑿沉了軍艦，使法國的70多艘艦艇因此沒有落到軸心國的手裏，但德國海軍在法國沿地中海各港口仍然掠奪了總噸位達65萬噸的159艘法國商船。
美英在執行“火炬”作戰計劃時，把以戴高樂為首的“自由法國”排除在外，在北非登陸之後同以達爾朗為首的維希分子進行交易，遭到美英國內輿論和歐洲各國抵抗運動的強烈抨擊。一個年輕的戴高樂分子刺殺了達爾朗，美國又扶持另一個法國將領吉羅出來掌管法屬北非的軍政事務。
盟軍登陸後，在當地居民的支援下，於11月底占領了整個摩洛哥和阿爾及利亞，並進入突尼斯境內，直逼比塞大和突尼斯城下。
斯大林曾對美英聯軍在北非登陸成功的意義作過評述，他說：“由於非洲的軍事行動表示主動權轉到我們盟國手中，歐洲的軍事政治狀況從根本上變得有利於英蘇美同盟國。它破壞軸心國體係中的領導力量希特勒德國的威信，從精神上瓦解希特勒在歐洲的盟國。它使法國擺脫麻木狀況振奮起來，動員法國的皮希特勒力量，並為組織法國反希特勒軍隊打下基礎。它為打垮意大利和孤立希特勒德國創造了條件。”
美、英原來預計在1942年底基本結束北非戰事，1943年初即轉向進攻西歐。由於希特勒迅速派兵搶占了突尼斯的港口和空軍基地，並陸續增兵，隆美爾殘部也退入突尼斯，最後在突尼斯集結的德、意軍達25萬人之多；再加之天氣惡劣，給美、英軍造成很大困難，因而從1942年12月初至1943年2月底，盟軍與軸心國軍隊便在突尼斯形成長期的拉鋸戰。
當北非的軍事行動尚未結束的時候，1943年1月14日至23日，美、英兩國的政府首腦羅斯福和丘吉爾偕同兩國的高級參謀人員，便在卡薩布蘭卡舉行了一次重要的戰略會議，研究製定1943年的戰略方針和作戰行動。這次會議最後達成的重要戰略方案是把跨越英吉利海峽的作戰推遲到1943年以後，美國則保留它在太平洋上的主動權；並決定，盟軍在攻克的黎波裏和突尼斯之後，立即對軸心國中最薄弱的意大利發動進攻，首先攻占西西裏，然後直搗羅馬。