盡管北部作戰使德國潛艇司令現了醜，但是1940年春季的行動卻為鄧尼茨後來幾個月中在大西洋獲得的勝利奠定了重要的基礎。德軍奪取了挪威的整個沿海地區，隨後又征服了低地國家和法國，從而使希特勒掌握了改變英國海上翼側的手段。正當德國在挪威建立潛艇輔助基地時，鄧尼茨親自監督在法國沿海的布勒斯特、洛裏昂、聖納澤爾、拉羅舍爾和波爾多修建了堅固的海軍基地。有了這些法國海軍基地，德國潛艇前往大西洋巡邏區的航渡時間就可以縮短一半以上。而且，英國皇家空軍由於極大地被牽製在英吉利海峽的上空，因而不能前去破壞比斯開灣內這些港口中的大型鋼筋水泥工事的建設。結果，這些工事達到了堅不可摧的地步。7月下旬在德國空軍的支援下，德國在法國上述海軍基地的戰略能力大大地加強了。
第二階段：以法國港口為基地在中大西洋發動的進攻
1940年7月，德國潛艇開始以法國港口為基地進行活動。由於前往巡邏海區的航行時間縮短了，這些海區內的潛艇數量相應地得到了增加。這樣，鄧尼茨便能采用他所發明的“狼群”戰術對運輸船隊實施攻擊。盡管德國潛艇仍願意攻擊單獨航行的船隻，但這時它們已掌握了突破護航艦的警戒，直逼運輸船隊的方法。同此，同盟國運輸船隻的損失急劇增長，6月份已超過500,000噸。其中被德國潛艇擊沉的有58艘，共計284,113噸。這些商船大部分是在易受攻擊的西南海防區被擊沉的。上述6月份的商船損失，隻不過是德國潛艇部隊以法國港口為基地所開創的“黃金時代”的一個序幕而已。所謂“黃金時代”，就是鄧尼茨的“海上狼群”在德國空軍的支援下，對大西洋運輸船隊發動的首次的、為期4個月的破壞性攻擊。7月中旬，德國潛艇司令在蘇格蘭以西260海裏處的羅卡爾灘附近海域集中兵力首次采用了狼群戰術。當一艘德國潛艇發現運輸船隊時，並不立即實施攻擊。相反，它隱蔽在水下尾隨跟蹤，同時將運輸船隊的航向、航速和編隊組成報告給在法國的德國潛艇司令。然後，德國潛艇司令開始實施戰術指揮，命令“狼群”中的其他潛艇與跟蹤艇取得聯係。接著，海上指揮官接替指揮，協調各艇在夜間對敵實施水麵攻擊，首先吃掉護航艦，爾後消滅運輸船隊。鄧尼茨不久發現海上指揮官對艇群難以實施有效的現場指揮，因此便開始從潛艇司令部通過無線電來指揮戰鬥。
為了支援德國潛艇發動的新攻勢，意大利派出了27艘潛艇前往大西洋配合德國潛艇打擊同盟國的海上運輸。在德國人的幫助下，意大利在波爾多建立了一個潛艇基地。意大利的潛艇以此為基地，在德國統一指揮下進行破襲作戰。開始，德國人打算把意大利潛艇編入狼群作戰序列，但由於意大利潛艇航速慢，操縱不靈活，結果不夠理想。最後，意大利的潛艇被指定在北緯45°以南海域活動。當時同盟國的多數船隻都在此緯線以北活動，因此，意大利的潛艇很少發現目標。
麵對這種新的威脅，英國人憂心如焚。在挪威戰役和敦刻爾克撤退中，英國的驅逐艦和其他護航艦艇損失慘重。而當時英國平均每天有2000艘商船在海上航行，對於護航艦的需求非常迫切。英國訂購了一些驅逐艦，還批準建造兩種新型艦艇——小型護衛艦與護衛艦。小型護衛艦在1000噸以下，裝有1-2門4英寸(102毫米)火炮，還裝備了深水炸彈和潛艇探測器。這種艦不適於在北大西洋作戰，但它們不得不在那裏投入使用，因為當時除此之外便沒有其他兵力可用了。新型護衛艦出現得比較晚，它們比小型護衛艦規模大得多，並具有較好的適航性能。這兩種艦艇在拖網魚船、帆船及其他小型艇隻的配合下從戰爭中期起就率先擔負了北大西洋運輸船隊的護航任務。為了渡過那段艱難的歲月，丘吉爾早在1940年5月就請求美國租借50艘驅逐艦來為運輸船隊護航。
1940年7月，英國為橫渡大西洋的運輸船隊提供護航的區域由西經15°擴大到西經17°，這一措施部分抵銷了德國潛艇業已增加的戰鬥巡邏時間。而另一方麵，由於1940年夏英國抽調了大型護航艦去英吉利海峽執行反入侵巡邏任務，因而大西洋運輸船隊的護航兵力大大削弱了。有的船隊航行時隻有一艘軍艦護航。隨著夏季的流逝，英國被擊沉的船隻的數量自然不斷增加。以下是1940年7個月中英國船隻損失的統計數字，它顯示了德國潛艇采用狼群戰術和英國削弱其護航兵力所造成的惡果。
為了減少損失，1940年10月英國海軍部再次將大西洋運輸船隊的護航區域向西擴大。這一次擴大到西經19°。為了讓更多的船隻能夠獨立航行，英國降低了運輸船隊的最高速度限製，因此，擴大護航區域所得到的效益基本上被抵銷了。不管海軍部如何反對，英國的一個經濟委員會，由於擔心運抵英國的貨物數量會不斷減少，便於11月說服戰時內閣批準一些航速較快的商船獨立航行，以便加快航運。海軍部清楚地認識到，有些船隻單獨航行可能會快一些，但他們也明白，商船既然要運送貨物，就必須在海上連續不斷地航行，而單獨航行的船隻要比運輸船隊中的船隻被擊沉得快一些，預料不久這些船隻運送的貨物將會更少。結果，根據對損失的不同統計表明，海軍部的意見是正確的。盡管經濟專家們堅持將掉隊的運輸船也作為運輸船隊中的船隻一並統計，但即使按照他們的統計，獨立航行的船隻的損失仍然是有護航的商船損失的兩倍。直到1941年6月，英國才恢複運輸船隊的15節的最高航速限製。
德國潛艇願意攻擊獨立航行的單艘商船，不管運輸船隊的護航兵力是何等的薄弱，也不希望采用狼群戰術與運輸船隊周旋。在1940年底的長達5個星期內，沒有一支大西洋運輸船隊遇到麻煩，而獨立航行的船隻的損失卻在猛增。在中大西洋，不僅運輸船隻得不到護航，而且德國潛艇也不會遭到飛機的攻擊。雖然從英國和加拿大派出了遠程飛機進行空中巡邏，可是在北大西洋中部仍有一大片洋區岸基飛機無法達到。在這個所謂的“黑坑”內，德國潛艇在攻擊那些獨立航行的運輸船隻的活動中獲得極大的成功。由於護航隊的護航區域向西延伸，德國潛艇不得不對有護航的運輸船隊實施“狼群”攻擊。遭受最嚴重打擊的是一支由34艘商船組成的SC-7運輸船隊，這支緩慢東行的運輸船隊在北愛爾蘭的布拉迪·福蘭德西北250海裏處遭到了截擊。攻擊開始於黃昏時分。德國U-99號潛艇艇長奧托·克雷斯特施默爾海軍少校奉領其他6艘有戰鬥經驗的潛艇突破了由4艘護航艦組成的警戒幕，在午夜的混戰中擊沉17艘商船。當這場夜戰剛剛結束，由49艘快速商船組成的、護航兵力薄弱的HX-79運輸船隊又遇上了京特·普裏恩的U-47號潛艇和其他5艘潛艇。這些德國潛艇再次擊潰運輸船隊的警戒艦，擊沉14艘商船。正當有幾艘德國潛艇發射完魚雷已開始返航時，東駛的HX-79A運輸船隊又闖入了這一潛艇活動海域，結果又損失了7艘商船。
這幾次單方的遭遇戰使得鄧尼茨在西北海防區的首次潛艇戰達到了高潮。在這段“愉快的時間”，他隻用了6艘潛艇的代價就擊沉對方217艘商船，共計110多萬噸。這些勝利使得德國潛艇司令對狼群戰術的光明前景充滿了信心。但是，由於德國潛艇的數量有限，加之潛艇需要進行補給，它們不能一直保持著這樣的消耗率。在1940年最後兩個月中，在羅卡爾附近巡邏的德國潛艇還不到6艘，而且巡邏海域的惡劣天氣妨礙著它們去搜尋那些行蹤日益詭秘的英國運輸船隊。在11月和12月中，被德國潛艇擊沉的同盟國商船的總噸位減少到平均每月180,000噸。到了1940年聖誕節，隻有一艘德國潛艇潛伏在西北海防區。鄧尼茨在年底統計實力時發現，德國自大戰爆發以來所建造的潛艇還不足以補充已損失的31艘潛艇。
1941年春，德國潛艇部隊取得了更大的成就。2月下旬，鄧尼茨派遣他的幾名作戰經驗最豐富的艇長前往西北海防區全力展開一場閃擊戰。3月6日晚，4艘潛艇在西北海防區發現了西行的OB-293運輸船隊，並對其進行了長達24小時的攻擊。7日黃昏，為了在他擊沉的160,000噸船隻的基礎上再增加些噸位數，U-47號潛艇艇長普裏恩企圖在暴風雨的掩護下突破對方護航艦的警戒。在朦朧中，英國的“狼貛”號驅逐艦發現了普裏恩的潛艇，於是以一串深水炸彈將這艘曾經擊沉“皇家橡樹”號戰列艦的德國潛艇炸沉。8天之後，艇群中的其他潛艇又發現了HX-112運輸船隊。U-100號潛艇艇長舍普克當即擊沉一艘10,000噸級的油船。此後幾天，德國潛艇再沒有擊沉其他船隻。直到16日夜，U-99號潛艇艇長奧托·克雷斯特施默爾偷偷地穿過對方的警戒幕，在運輸船隊中上下穿行，用魚雷擊沉了4艘油船和2艘貨船，爾後消失在運輸船隊的後方。午夜，護航隊指揮官、“沃爾克”號的艦長唐納德·麥金太爾海軍中校發現U-100號潛艇在水麵上向運輸船隊接近。這時，舍普克緊急下潛，企圖逃跑。但是，兩艘驅逐艦果斷地對它實施了協同攻擊，迫使該艇浮上水麵。隨後，舍普克被英國的“範諾克”號驅逐艦擠壓致死。數分鍾後，“沃爾克”號又準確地向德國U-99號潛艇投放了數枚深水炸彈，將它炸出水麵。該艇的大部分艇員(包括克雷斯特施默爾艇長本人在內)後來被麥金太爾救了上來。這樣，英國俘虜了德國潛艇部隊的最優秀的戰術家，他所取得的擊沉266,629噸船隻的成就，在此次戰爭中是無與倫比的。