艾森豪威爾注意到，當美國朝野的注意力都集中在太平洋戰場的時候，羅斯福和馬歇爾卻把歐洲戰場放在優先的地位。他讚同這種戰略觀點，在1942年3月就和作戰廳的參謀們一起提出了如何進行戰爭的基本設想。把大量美軍集中在英國，而且拒絕將他們化整為零地用在任何周邊性的攻擊之中，在歐洲上空應獲得空中優勢，然後從英國渡過海峽，直指法國和德國。對這一基本設想，英國人雖然原則上同意，但在許多具體問題上存在著分歧意見。5月，馬歇爾又命令艾森豪威爾前往英國做實地考察，並在英國設立了一個美軍指揮所，為日後實施計劃提出建議。6月，他返回華盛頓提出考察報告《給歐洲戰區司令的指令》之後，羅斯福總統接受馬歇爾的意見，已經任命艾森豪威爾為駐倫敦的美軍歐洲戰區總司令了。7月，艾森豪威爾晉升為中將。
北非登陸
艾森豪威爾在指揮盟軍進行北非、西西裏島和意大利作戰中，在實現與盟國的合作中，都表現了卓越的軍事、政治、外交才能，被譽為“軍人政治家外交家”。他堅定、果斷、寬宏大量、對部屬充分信任。布魯克、蒙哥馬利等人曾看不起艾森豪威爾，甚至時而發出一些尖刻的批評，他仍然寬宏大量，努力使英美合作成為現實。
1942年7月，鑒於北非英軍及遠東美軍接連受挫和丘吉爾的極力支持，美英決定發動北非戰役。8月，艾森豪威爾被任命為實施北非登陸的盟軍最高司令。在這之前，他並未單獨指揮過作戰，然而他就任後的第一次重大使命卻馬到成功，英美聯軍在北非登陸進展順利。這證明馬歇爾慧眼獨具。艾森豪威爾也因此名聲大振。
1942年11月8日，艾森豪威爾率領美英聯軍10萬人分三路在法屬北非殖民地登陸。在強大的空軍掩護之下，分別占領了阿爾及爾、奧蘭和摩洛哥的卡薩布蘭卡。接著向西挺進，對退入突尼斯的德意聯軍形成東西夾擊之勢。1943年1月，美國總統羅斯福來到北非，檢閱了登陸美軍，並於14日至26日與英國首相丘吉爾舉行了卡薩布蘭卡會議。2月，艾森豪威爾獲得了當時的最高軍銜上將軍銜，出任北非和地中海盟軍總司令。
艾森豪威爾曾不顧可能產生的政治批評，決定承認正在北非的法國維希政府海軍上將達爾朗為該地區的法國最高統帥，從而避免了阻力，加速了盟軍在北非的進展。1942年底，凱塞林隘道之戰失利，他毫不動搖，及時采取措施，派巴頓將軍接替了不稱職的第2軍軍長費裏登達。
1943年3月下旬，美英聯軍在艾森豪威爾的指揮下，對突尼斯南部發動總攻。經過20餘日的激戰，將德意軍隊驅趕至突尼斯北部。4月20日決戰開始，5月6日和7日兩天，美英聯軍就突破敵人的防禦，登上海岸，占領了突尼斯市。與此同時，在北部進攻的美軍占領了比塞大。德意軍隊處於進退維穀的境地，他們無法撤退，於5月13日25萬人全部投降。至此，在非洲的法西斯軍隊全部被肅清。
西西裏戰役
艾森豪威爾準備進攻西西裏島，並立即著手製訂意大利戰役的計劃。他不顧參謀部成員的意見，認為首先必須讓橫在西西裏和北非之間的班泰雷利亞島上的駐軍投降。6月上旬，約有300噸炸彈落在這個麵積約為50平方千米的島嶼上，揭開了西西裏島戰役的序幕。參加這次戰役的有1000艘艦艇，登陸的人數是15萬。為了可以靠近作戰地點，艾森豪威爾於7月7日抵達馬耳他。登陸戰役的一切都已準備就緒，但天氣突變，風大浪急，對海軍、空軍作戰極為不利，許多參謀人員要求更改登陸日期。
艾森豪威爾不為所動，堅持盟軍按原計劃行動。7月9日夜，蒙哥馬利指揮的英國第8集團軍和巴頓指揮的美國第7集團軍開始登陸和空降。8月17日盟軍攻克墨西拿，占領全島，西西裏戰役至此結束。盟軍傷亡失蹤約2郾3萬人；德意軍隊傷亡3郾2萬人，13郾5萬人被俘，另有10萬人撤退至意大利本土。
諾曼底登陸
在1943年11月開始的德黑蘭會議上，美國和英國再次明確表示1944年開辟歐洲第二戰場的決心，蘇聯則希望盡快確定此次作戰的盟軍最高司令人選。
艾森豪威爾在會後被任命為指揮“霸王”行動的盟軍最高司令。
1944年1月中旬，艾森豪威爾抵達倫敦，組建盟國遠征軍最高司令部。經美英聯合參謀長會議同意，艾森豪威爾任命特德為副司令，史密斯為參謀長，布萊德雷為美國地麵部隊司令，蒙哥馬利為英國地麵部隊司令，拉姆齊為海軍司令，利馬洛裏為空軍司令。按照艾森豪威爾設計的體製，上述軍種司令擔負著雙重角色：一方麵，軍種司令是最高司令部成員，參與最高司令部製訂計劃的工作；另一方麵，軍種司令是整個軍事行動中指揮具體作戰的司令，擁有各自的司令部。為了獲得諾曼底地區的製空權，艾森豪威爾將在英國的戰術與戰略空軍完全置於其控製之下。