雙方兵力分析
多國部隊
早在“沙漠盾牌”計劃確定後，美軍便製定了具體部署方案，最大限度出動了運輸司令部所轄戰略運輸工具，動員了後備和民用運輸力量，同時，進行了後備役征召和編組。其他出兵國家也展開了各自的部署行動。經過緊張行動，分別於11月8日和11月底完成了兩個階段的部署。是時，美軍在海灣地區的總兵力達到43萬人，其中陸軍26萬人，海軍5萬人，空軍4萬人，海軍陸戰隊8萬人。主要武器裝備有：坦克1200輛，裝甲車2000輛，作戰飛機1300架，直升機1500架，軍艦100餘艘。
連同其他國家出動的總兵力達50萬人。部分未出兵國家提供了武器裝備、艦船、飛機和醫療隊。隨著各國部隊的部署，建立統一、協調的指揮機構的必要性日益突出。8月中旬，經協商在多國部隊最高層成立了協調性作戰指揮機構。原則是，戰區內所有部隊均接受沙特阿拉伯武裝部隊司令哈立德中將和美軍中央總部司令施瓦茨科普夫上將的統一指揮，但各國部隊又分別接受本國最高當局的命令和指示。
伊拉克
麵對美國和其他國家的出兵行動以及國際社會的經濟製裁，伊拉克采取了相應對策。總的戰略指導思想是，拖延戰爭爆發，使海灣衝突長期化、複雜化，進而分化以美國為首的軍事陣營，打破對伊拉克的各項製裁，保住既得利益，同時，做好軍事上防禦作戰的準備。為此，它在外交上打出了“聖戰”的旗號，並將撤軍問題同以色列從阿拉伯被占領土撤軍聯係在一起，以轉移阿拉伯國家的矛頭指向；在經濟上采取了內部緊縮，對外尋求突破口的政策；在軍事上則加緊了擴軍備戰，恢複和新建24個師，使軍隊總兵力達到77個師、120萬人。同時加強了科戰區的兵力部署，按三道防線共部署42個師，約54萬人，坦克4280輛、火炮2800門、裝甲輸送車2800輛。
戰役進程
由於伊拉克未能在安理會第678號決議所規定的期限撤軍，1991年1月17日當地時間淩晨2時，多國部隊航空兵空襲伊拉克，發起“沙漠風暴”行動，海灣戰爭由此爆發。
1991年1月17日至2月23日，多國部隊對伊拉克的施行了大規模空襲，空中戰役包括戰略性空襲、奪取科威特戰區製空權以及為地麵進攻做好戰場準備。至1月28日後，多國部隊已完全掌握製空權。進入第三周後，空中行動的重點轉入科威特戰區。至2月23日，多國部隊共出動飛機近10萬架次，投彈9萬噸，發射288枚戰斧巡航導彈和35枚空射巡航導彈，並使用一係列最新式飛機和各種精確製導武器，對選定目標實施多方向、多波次、高強度的持續空襲，極大削弱了伊軍的C3I（指揮、控製、通信和情報）能力、戰爭潛力和戰略反擊能力，使科威特戰場伊軍前沿部隊損失近50％，後方部隊損失約25％，為發起地麵進攻創造了條件。
地麵戰役發起前，多國部隊成功實施了戰役欺騙。美第七軍和美第十八空降軍從沙特邊界以南向西機動數百千米，進抵沙伊邊境的進攻出發地域。
多國部隊於1991年2月24日當地時間4時發起地麵進攻，在沙科、沙伊邊界約500千米正麵上由東向西展開5個進攻集團：阿拉伯國家東線聯合部隊，沿海岸向北進攻，占領科威特市；美第1陸戰遠征部隊從沙科邊界“肘部”向北進攻，奪取穆特拉山口，切斷科威特市通往科東北部的道路，將伊軍主力吸引到科威特；阿拉伯國家北線聯合部隊從沙科邊界西段向阿裏塞米姆機場方向進攻，協同友鄰部隊消滅科威特境內伊軍並占領科威特市；美第七軍實施主要突擊，從巴廷幹河以西向北推進，直插伊拉克縱深，爾後揮師東進，與其左鄰第十八空降軍協同作戰，將伊拉克共和國衛隊（約8個師）圍殲在巴士拉以南地區；美第十八空降軍實施輔助突擊，從沙伊邊境突入伊境至幼發拉底河岸，控製塞馬沃以東通往巴格達的8號公路，孤立科威特境內伊軍部隊，協同美第七軍殲滅伊軍共和國衛隊。
地麵戰役首先由美第一陸戰遠征部隊發起進攻，爾後阿拉伯國家東線聯合部隊在波斯灣多國部隊海軍和兩棲部隊配合下發起進攻，吸引伊國注意力，為西部主攻部隊發展進攻創造條件。美第七軍於24日午後發起攻擊。美第七軍和美第十八空降軍利用空中機動和裝甲突擊力強等優勢，在海空軍支援下實施“左勾拳”計劃，將伊拉克共和國衛隊合圍於巴士拉以南地區。伊軍遭受連續38天空襲後，損失慘重，指揮中斷，補給告罄，戰場情況不明，對多國部隊主攻方向判斷失誤，防禦體係迅速瓦解。在此期間，伊軍繼續向沙特、以色列和巴林發射導彈，使美軍傷亡百餘人；在海灣布設水雷1167枚，炸傷美海軍兩艘軍艦，但未能扭轉敗局。1991年2月26日，薩達姆宣布接受停火，伊軍迅即崩潰。28日晨8時，多國部隊宣布停止進攻，曆時100小時的地麵戰役至此結束。