美國海軍和1939年時的英國一樣，對於反潛戰缺乏準備。顯然，美國需要有一種比驅逐艦小，專門為運輸船隊護航而設計的小型護航艦。這種艦的建造速度比驅逐艦要快，而且造價較低。盡管從多方麵來看，驅逐艦是一種理想的護航艦，但它的航速快，並具有多種攻擊能力，如果用於運輸船隊的護航，則是一種極大的浪費。解決的辦法是建造護航驅逐艦，這是一種低速的專為反潛而設計的小型驅逐艦。英國與加拿大海軍在開始建造這種以蒸汽機為動力的護航驅逐艦時，其建造速度為每月8艘。1941年7月，美國也開始為英國建造這種艦，平均每月建造10艘。美國建造的護航驅逐艦包括蒸汽動力和柴油機-電動兩種。
1941年6月德國入侵俄國，給盟國的補給帶來了更多的困難，因為俄國也接受了美國租借法案的援助，但又缺少運輸貨物的船隻。為了討論這個問題以及其他一些問題，丘吉爾同羅斯福於8月在紐芬蘭的阿金夏會唔。這次會唔使兩國的三軍參謀長們有機會在一起研究美國為運輸船隊護航的計劃，並產生了大西洋憲章，即英、美兩國關於戰爭目的的聲明。
在相當長的一段時期內，在大西洋巡邏的美國艦隻向英國人通報探測到的德國潛艇的位置，而它們自己則不直接攻擊德國潛艇。在美國的金海軍上將將這些德國潛艇說成是“潛在的敵人”以後，人們對美國海軍艦艇在其負責的巡邏海域內遇上德國潛艇將采取什麼行動的問題提出了疑問。“格裏爾”號事件對此問題作出了回答。1941年9月4日，當“格裏爾”號驅逐艦位於冰島西南約200海裏處時，它收到英國飛機發來的電報：在它的前方約10海裏處，發現一艘德國潛艇。隨後，“格裏爾”號與U-652號潛艇發生了聲呐接觸，這種接觸持續達3個多小時之久，但沒有實施對潛攻擊。最後，德國潛艇對“格裏爾”號發射了一條魚雷，“格裏爾”號成功地進行了規避，然後投放深水炸彈實施反擊。就這樣，德國與美國海軍在一場沒有宣布的戰爭中首次交了火。羅斯福總統發表了一項聲明，宣稱，“從現在起，如果德國或意大利艦艇進入美國所管轄的海域，美國為了防禦侵略，有必要保衛這些海域，而德國和意大利的這種行為是在進行冒險。”
此時，鄧尼茨已擁有許多潛艇，並以強有力的狼群戰術來對付同盟國全程護航的運輸船隊，但是，德國潛艇部隊由於缺少空中偵察，並受到迷霧的幹擾，在1941年第三季度，隻擊沉了377,339噸的運輸船隻。10月中旬，德國潛艇司令成功地對北大西洋運輸船隊發動了一次大規模的進攻。那一次，美國派出支援SC-48運輸船隊的護航艦艇得到不少慘痛的教訓，這包括毫無成效地胡亂投放一些深水炸彈，以及需要在夜間積極組織巡邏等。SC-48運輸船隊在冰島以南400海裏處遭敵攻擊。當5艘美國驅逐艦和2艘英國護航艦到達現場時，50艘運輸船中已經損失了3艘。美國采取的近距離警戒戰術未能有效地阻止德國潛艇的攻擊，結果又有6艘運輸船被擊沉。此後不久，德國潛艇借著一艘燃燒的貨船的火光，發現了美國的“奇爾尼”號驅逐艦的側影。於是，它們向“奇爾尼”號發射魚雷，但未能將其擊沉。然而，美國大西洋艦隊並沒有從這次遭遇戰中認真汲取教訓。因此，10月31日，當“魯本·詹姆斯”號同其他4艘美國驅逐艦正在愛爾蘭以西約600海裏處為HX-156運輸船隊護航時，它被德國潛艇擊沉。這是美國艦艇首次遭受到的損失。
盡管英國運輸船隊在早期遭受了上述災難，英國海軍官員們仍然非常讚賞美國在北大西洋所承擔的日益增多的義務。到1941年10月中旬，隨著美國同意將運輸船隊的護航區向東擴大到距愛爾蘭400海裏處，西部海防區司令認為可以從西北海防區中抽調3個護航艦群去增援前往直布羅陀和西非港口的護航運輸隊。這一戰略上的重新調整對於海軍部來說是非常及時的，因為這時海軍部接到一些有關德國潛艇在若幹新的海上戰區活動的報告。1941年最後一個季度，海上惡劣的天氣影響了鄧尼茨的北大西洋戰役。在這一時期，德國潛艇隻擊沉了342,820噸同盟國的運輸船隻，然而，也就在這幾個月中，德國潛艇卻在日益向從北角到非洲黃金海岸整個一線進行集中。1941年5月，德國1100噸級的遠洋潛艇(IX-B型)在西非的弗裏敦附近海域發動了攻勢，其中最為突出的是U-107號潛艇。該艇在一次巡航中就擊沉了87,000噸的運輸船隻，迫使英國海軍部將運輸船隊轉移到加那利群島以西。由於英國成功地擊沉了兩艘德國補給船，德國原訂於冬季中期在開普敦附近海域發動一次閃擊戰的計劃暫時受挫。但是顯而易見，南非的反潛兵力不久將會緊張到了極點。
雖然同盟國在冰島設有空軍基地，但仍然存在著格陵蘭空中巡邏空白區。在這一地區始終沒有飛機巡邏，德國潛艇可以自由行動，而運輸船隊仍然是在少量水麵艦艇的護航下航行。派遣艦隊航空母艦去為運輸船隊提供空中掩護是不可能的，因為艦隊中可用於擔負其他任務的航空母艦幾乎沒有。然而，同盟國不僅要采取措施在格陵蘭空中巡邏空白區擔任掩護，而且還要保護運輸船隊不受德國空軍的襲擊。德國空軍在6、7、8三個月中共炸沉44艘船隻，計94,551噸。英國早期試驗了從裝有彈射器的商船上發射一次使用的航空器，這顯然是一種權宜之計。所以，海軍部一直在試驗一種造價低廉、建造方便的航空母艦，以便為運輸船隊護航。起先，英國人將一些商船或海軍輔助船隻改裝成航空母艦；後來，他們設計了護航航空母艦。首先投入使用的是“大膽”號，這是一艘用繳獲的德國軍艦改裝的航空母艦。它在短期的使用過程中經受了考驗。“大膽”號伴隨著HG-76運輸船隊(由32艘船隻組成)航行，擔任護航的有12艘小型護衛艦、輕型護衛艦和驅逐艦，護航隊由英國的一名非常能幹的反潛戰術家弗雷德裏克·約翰·沃克海軍上校指揮。
12月17日，德國潛艇最初對運輸船隊所發動的猛烈攻擊被“大膽”號上的幾架飛機擊退了。當時，這些飛機發現U-131號潛艇位於船隊正前方20海裏處，於是便引導和協助5艘護航艦將U-131號潛艇擊沉。另一艘跟蹤船隊的U-434號潛艇於18日被驅逐艦擊沉。在一次午夜混戰中，盡管U-574號潛艇擊沉英國驅逐艦“斯坦利”號，但該艇終於被英國的“鸛鳥”號護衛艦撞沉。在這次戰鬥中，英國還損失了一艘商船。12月21日，“大膽”號上的飛機擊毀4架德國“禿鷹”式飛機。隨後，幾艘德國潛艇終於在夜間突破英方的警戒幕，擊沉一艘運輸船。“大膽”號在離運輸船隊的警戒幕10海裏處單獨航行，結果在菲尼斯特雷角以西約500海裏處被U-751號潛艇擊沉。沃克的護航艦艇密切配合，奮起反擊，一舉將U-567號潛艇擊沉，使其經驗豐富的全部艇員葬身於海底。與此同時，運輸船隊駛入了英國岸基飛機的掩護範圍。同盟國的海空協同作戰，有效地破壞了德國潛艇群的攻擊，迫使德國潛艇司令停止了這種代價昂貴的攻擊。當鄧尼茨獲悉這次持續9天的作戰情況時，他意識到了英國咄咄逼人的護航戰術，尤其是護航航空母艦的使用(曾使他損失了5艘潛艇)使他對以後在東大西洋的“狼群”作戰產生了極大的懷疑。但是，此時進行有效的噸位戰的新時機又在西方出現了。到了1941年底，德國潛艇司令正在積極地計劃在北美海域發動首次進攻。
第四階段：德國潛艇在北美海域的進攻
1941年12月7日日本奇襲珍珠港促使美國正式同軸心國作戰。在此之後，丘吉爾率三軍參謀長訪問了華盛頓，與羅斯福總統和美國的三軍參謀長一起商討製訂第二次世界大戰的戰略指導方針。丘吉爾意識到，當時美國已開始履行其新的戰爭義務，因此，它必然要暫時縮減對英國的援助。然而，丘吉爾也意識到了新世界的潛在力量，並堅信戰爭一定會勝利。
在華盛頓會議上，英、美雙方建立了戰爭的最高軍事指導組織。英國代表(第一海務大臣達德利·龐德海軍上將、空軍參謀長查爾斯·波特爾空軍上將和前帝國陸軍參謀長約翰·迪爾陸軍元帥)與美國陸軍參謀長G·C·馬歇爾上將、陸軍航空隊參謀長H·H·阿諾德上將、新任命的海軍作戰部長E·J·金海軍上將一同進行了會談。這些人(或英國方麵的後繼者)，外加美國總統的參謀長W·D·萊希海軍上將，在一起組成了盟軍參謀長聯席會議。這些人肩負著指導這場世界大戰的重任。
美國負責指導戰爭的是美國參謀長聯席會議，它是由萊希、馬歇爾、阿諾德和金這四位最高軍事領導人組成。由於美國首先是在海上與軸心國交戰，所以金海軍上將最先承擔了這種重任。
為了對付這些新的威脅，在戰爭的頭幾個月中，美國海軍進行了大改組。金海軍上將於1941年12月接替H·R·斯塔克海軍上將繼任海軍作戰部長。在同一個月，C·W·尼米茲海軍上將接替H·E·金梅爾海軍上將繼任太平洋艦隊司令。金海軍上將原來所擔任的大西洋艦隊司令的職務則由R·E·英格索爾海軍上將接替。鑒於海軍作戰部長與美國艦隊總司令的職責分工混亂，1942年3月，這兩個部門均歸金海軍上將領導。金海軍上將實際上成了美國海軍史上第一個身兼二職的人。此外，鑒於海軍軍區這一級組織基本上是一種行政機構，金認為有必要建立一種作戰指揮機構，即海疆司令部。這些海疆司令部將在各自管轄的海區內指揮作戰。美國當時設有東部海疆司令部(在大西洋)，加勒比海海疆司令部、墨西哥灣海疆司令部、巴拿馬海疆司令部(位於巴拿馬運河入口)，以及太平洋中的西部海疆司令部、西北海疆司令部和夏威夷海疆司令部。
日本襲擊珍珠港完全出乎德國人的預料。所以，盡管德國與意大利於12月11日對美國宣戰，但是德國潛艇在一個多月之後才能對脆弱的美國海上運輸船隻發動攻擊。鄧尼茨急於要給對方以沉重打擊，但令他懊喪的是，德國海軍參謀部卻堅持要把德國在大西洋的64艘潛艇中的大部分保留在地中海和通往直布羅陀的有重兵巡邏的航道上。因此，德國潛艇司令開始時隻能派出5艘1100噸級的潛艇去實施即將開始的對哈特勒斯角與聖勞倫斯灣之間的運輸船隻的攻擊。這次攻擊的代號為“銅鼓聲”作戰，其戰爭意圖是癱瘓北美大西洋沿海的交通運輸，從而減少運往美國東海岸工業區的石油與其他原料。德國潛艇司令希圖逐漸地向墨西哥灣和加勒比海滲透，以使盟國的護航兵力達到最緊張的程度。從廣義上講，鄧尼茨認為西大西洋的海上貿易由於護航兵力薄弱、護航經驗不足，因而為德國獲得噸位戰的勝利提供了有利條件。據當時德國潛艇司令估計，為要達到這個目標，每個月必須消耗同盟國700,000噸商船。這樣，英國即使不會被徹底扼死，也將被迫接受和談。
德國潛艇在北美海域發動的攻擊，一時震驚了美國和加拿大的防禦部隊。繼執行“銅鼓聲”的5艘潛艇組成的攻擊艇群之後，又有6艘740噸級的潛艇橫渡大西洋，在紐芬蘭附近海域同時發動了攻擊。“銅鼓聲”艇群在哈特勒斯角與布雷頓角島之間迅速地伏擊了20艘獨立航行的船隻。開始時，這些潛艇在卡羅來納角附近海域遇到了極好的戰機。它們發現了許多沒有武裝的商船，其中有些船隻還亮著航行燈。在沒有運輸船隊的情況下，就沒有必要實施狼群戰術了。因此，德國潛艇分散行動。黃昏之前，它們一直潛伏在近海水域；黃昏之後，便半露於水麵，向目標接近，以炮火或魚雷擊毀對方商船。在德國潛艇的日益猛烈的攻擊下，損失的商船噸位急劇增加。12月份，被德國潛艇擊沉的商船總計124,070噸；1月份，增加到327,357噸；2月份，又增加到467,451噸；而3月份，則達到537,980噸。3月份僅在美國東部海疆就有28艘船隻被擊沉，共計159,340噸，其中半數是油船。
盡管鄧尼茨派往西大西洋的潛艇從未超過12艘，但事實證明，美國運輸船隻對於潛艇的攻擊缺少有力的防禦措施。由於太平洋戰區的需要以及其他現有的驅逐艦要繼續擔負北大西洋運輸船隊的護航，在1941年底，東部海疆司令部司令阿道弗斯·安德魯斯海軍中將隻有一支力量薄弱的水麵艦艇兵力和9架巡邏機。盡管到1942年3月下旬，陸軍和海軍的170架飛機承擔了近海巡邏任務，但安德魯斯仍覺得他的100多艘驅逐艦、海岸警衛隊快艇、改裝的巡邏艇和武裝拖網漁船不能滿足對近海運輸船隊護航的需要。東部海疆司令部確信這樣一句與英國戰爭經驗截然相反的名言：“運輸船隊如果沒有充分的兵力護航，還不如沒有運輸船隊為好。”因而他們采取了一係列緊急措施，其中包括組成獵潛群，進行“進攻性”巡邏，以及采用其火炮隱蔽的偽裝獵潛船(即Q船)。可是，這些措施基本上沒有發揮積極的作用。4月份在東部海疆仍有23艘商船被擊沉，而且在德國潛艇在東海岸發動閃擊戰的頭三個月中沒有一艘潛艇被擊沉。因此，德國的潛艇艇員將這段時間稱之為“第二次愉快的時間”。
3月份，同盟國損失的商船總計超過800,000噸，這在第二次世界大戰史上還是第一次。所以，同盟國必須采取有力措施以防止商船遭受更大的災難。2月份，英國給了美國24艘武裝拖網漁船和10艘小型護衛艦。這些艦船上均裝有最新式的潛艇探測器。美國為近海運輸船隊所采取的第一個步驟是建立一種叫作“水桶隊”的小型運輸船隊。這些運輸船隊白天在護航艦的保護下航行，到了夜晚就進入有防護的錨地。4月中旬，英國海軍部減少了從哈利法克斯出發的運輸船隊的航次，由每5天一次改為7天一次，並擴大了運輸船隊的規模，從而騰出2個急需的護航艦群去美國領海執行護航任務。由於擴大了運輸船隊的規模，護航艦同被護航船隻的比數隨之減少，因為能夠得到保護的船隻數量取決於運輸船隊環形圈的麵積；而護航艦的數量則取決於一個更大的同心圓的圓周。
美國又用了一個月的時間才在東海岸建立了一種運輸船隊係統。金海軍上將寫道：“護航不隻是解決潛艇威脅的一種辦法，而且是可能獲得成功的唯一辦法。所謂的海上搜索與巡邏再次被證明是無效的。”根據作戰的結果可以看出，金海軍上將的這個論斷是正確的。德國潛艇在頭4個月中在美國東海岸附近擊沉87艘商船，共計514,366噸；可是，當運輸船隊出現時，鄧尼茨立即開始將潛艇向南調遣，不打算以狼群戰術去同運輸船隊較量。德國人發現，在沒有運輸船隊係統的墨西哥灣和地中海進行破襲卓有成效。5月份，德國潛艇在那裏擊沉商船41艘，共計219,867噸，其中將近一半是在密西西比河河口附近被擊沉的油船。由於美國建立了連鎖運輸船隊係統，才製止了潛艇的猛烈攻擊。這種連鎖運輸船隊係統可以使運輸船隻在海上由一支運輸船隊轉入另一支運輸船隊。它要求對運輸船隊的航行與會合製訂出非常周密的計劃，但它卻能給加勒比海和墨西哥灣內複雜的航運形式以必要的靈活性。