1943年1月底至2月，隆美爾部經費德、加夫薩向卡塞林發動鉗式攻勢，費雷登道爾的美國第2軍在塞林蒙受重大損失。艾森豪威爾急調巴頓任第2軍軍長。在盟軍的強烈攻勢下，鉗形攻勢結束。隆美爾部向梅德寧進攻失敗之後，隆美爾認為再戰無益，於3月9日抱病回國，由阿尼姆代替指揮。
根據艾森豪威爾批準的突尼斯作戰計劃，英國第1集團軍從北部和中部進入突尼斯前沿陣地；美國第2軍則沿山地向東實施有限佯攻，把敵軍從第8集團軍的前線吸引過來並威脅敵軍的右翼。3月17日，美國第8集團軍對馬雷特防線的正麵突擊失敗。北非戰役破壞了納粹德國的威信，為開辟歐洲第2戰場創造了前提條件，北非戰役對艾森豪威爾的指揮能力和領導地位都是嚴峻的考驗。
掃蕩地中海
北非戰役之後，北非戰區盟軍司令部即改組為地中海戰區盟軍司令部。1943年6月，艾森豪威爾親自指揮盟軍攻占潘特萊裏亞島作為空軍基地。
因為根據美英聯合參謀會議，攻克西西裏戰役是以空戰為先導的。6月12日，艾森豪威爾在記者招待會上透露大致的作戰計劃，以此防止新聞記者通過推測性報道泄露作戰機密，結果獲得成功。6月下旬，特德指揮空軍對戰區內的德意誌空軍基地及其他軍事目標實施戰略突擊，並於7月獲得控空權。
根據作戰計劃，兩棲登陸作戰部隊為第15集團軍群，擔任主攻的蒙哥馬利部將在諾托登陸，沿東部海岸向默西拿突擊；擔任助攻的巴頓部隊將在傑拉灣登陸，先向北麵和西北挺進並攻占巴勒莫，再沿北部海岸向墨西拿突擊，與英軍會師墨西拿，圍殲西西裏守敵。9月9日晚盟國空降部隊實施空降，地麵部隊則於10日淩晨在惡劣的氣候條件下實施登陸，隨後得到空軍和海軍的火力掩護。
麵對鋪天蓋地的盟軍部隊，意軍毫無鬥誌。英軍登陸之後，先後攻占傑拉、利卡塔、安佩多克列港、卡爾塔尼塞塔、馬頓莫和馬爾薩拉，但後來受到德國4個師的頑強抵抗。英軍的攻勢受阻之後，美軍成為突向墨西哥主攻部隊。得到增援的德意軍開始通過墨西拿向意大利本土撤退。8月17日，盟軍進占墨西拿。
西西裏戰役為盟軍的兩棲登陸作戰提供了有益的經驗，最終導致墨索裏尼政府的垮台和法西斯意大利的無條件投降。
9月8日，艾森豪威爾進軍意大利本土，經過一場激烈的戰鬥，最終於10月1日進占那不勒斯。此後，盟軍與德軍處於僵持狀態。
1943年11月，在德黑蘭舉行了由羅斯福、丘吉爾和斯大林參加的“三巨頭”會議。會議廣泛討論了國際局勢，美國和英國明確表明了1944年開辟歐洲第2戰場的決心，蘇聯則希望盡快決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，自為副司令，史密斯為參謀長，布萊軒為美國地麵部隊司令，蒙哥馬利為在國地麵部隊司令，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，這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，艾森豪威爾將朝鮮在英國的戰術與戰略完全置於其控製之下。
早在1943年3月，盟軍就在倫敦成立聯合參謀機構，研究和擬製歐陸作戰計劃。艾森豪威爾在計劃的基礎上主持製訂的“霸王”作戰綱要包括：在諾曼底海岸登陸並破敵軍的防禦陣地；用兩個集團軍群實施正麵追擊，重點是在左翼取得必需的港口，進逼德國邊境並威脅魯爾，右民辦要同從南麵進攻法國的兵力相連接；取得比利時、布列塔尼以及地中海的港口，以便沿著德國占領區的西界建立新的基地；按照兩民辦包圍魯爾的方式發動最後的進攻，重點再次放在左翼，隨後朝著當時決定的特定方向直接突入德國；攻擊發起日定為1944年6月5日。
與此同時，集中於英國的盟軍加緊進行以兩棲登陸作戰為重點的協同作戰演練，相當數量的登陸艇、特種坦克等逐步裝備部隊；空軍頻繁出動，以重創德國空軍，掌握製空權，孤立突擊地帶；情報部門通過“超級”和“魔術”破譯機構獲取德軍情報，氣象部門則密切注視氣候變化；開始製造人工港和防波堤，敷設通過海峽的輸油管道；采取軍事欺騙措施，使德國最高統帥部判斷失誤。“霸王”行動實施前夕，盟國在英國共集兵力38個師--計287萬人，坦克5000餘輛，艦艇9000餘艘，飛機1.3萬餘架。