德國海軍最後擬訂的作戰計劃是：在英國沿海使用艦隊驅逐艦、潛艇和飛機布設水雷；在距英國較遠的海區使用潛艇和偽裝成商船的輔助巡洋艦破壞英國航運；戰列艦、巡洋艦和輔助巡洋艦在大西洋上實施單艦作戰或編隊作戰。德國企圖以此迫使英國商船組成護航運輸隊，並用作戰艦艇護航，以便德國可使用強大的戰鬥艦隊攻擊英國護航運輸隊及其警戒艦隻。
1939年8月19日，德國開始在通往英國西部的航道和英國東北沿岸附近部署潛艇。8月21日，戰列巡洋艦“海軍上將施佩伯爵”號調往南大西洋，部署在南美洲東部沿海。8月24日，又調戰列巡洋艦“德意誌”號駛往北大西洋。8月31日，希特勒發布第1號作戰指令，明確指出德國海軍所擔負的任務是：“重點對英國進行經濟戰”，並規定“必須防止敵人進入波羅的海。為達此目的，是否以水雷封鎖波羅的海通道，由海軍總司令決定”。為了完成這項艱巨的任務，開戰後不久，以雷德爾為首的德國海軍指揮部深知實施戰爭的力量薄弱，轉而讚同潛艇艦隊司令鄧尼茨的主張，將潛艇作為反封鎖的最佳兵力，並確定海軍建設的重點是建造潛艇。
英軍方麵也製定了相應的作戰計劃：一旦歐戰爆發，英國海軍必須保護和鞏固其在大西洋上的海上交通線，封鎖德國艦隊，切斷德國同國外的海上聯係。英國判斷，德國派到大西洋的主要兵力是潛艇和少量戰列艦。因此，英國海軍的總任務是除了保護自己的海上交通線，不讓敵人水麵艦艇從北海侵入外，主要是防禦德國潛艇的攻擊。其防潛方法是：先在英國海區內進行搜索，為通過危險區的運輸船導航，然後再組織護航運輸隊。
歐戰爆發後，大西洋海戰的帷幕隨之拉開。英國宣布對德實施海上封鎖不久，在赫布裏底群島以西200海裏處巡弋的德國U－30號潛艇就於1939年9月3日傍晚發現從英國利物浦駛往加拿大蒙特利爾的英國客輪“雅典娜”號，19時40分許，U－30號潛艇未經警告便向英國客輪發射3發魚雷，其中1發擊中要害。9月4日11時，“雅典娜”號沉沒，船上1417名乘客和船員中有112人死亡。這一事件，標誌著大西洋海戰的正式爆發。
大西洋海戰爆發後，德國海軍在大西洋海區逐次投入兵力，破壞英國海上交通線。潛艇和飛機主要在北海和北大西洋海區活動，大型水麵艦艇在南美洲與非洲之間的南大西洋海區攻擊英國運輸船。由於力量不足，無法同英國海軍正麵抗衡，所以，德國海軍采取分散使用兵力的辦法，在廣闊的大西洋海區對英國的海上交通線實施機動性破襲戰。
在大西洋海戰開始時，潛艇是德國海軍破壞英交通線的主要兵力。最初平均每天僅有13艘潛艇出航。由於數量較少和受停泊條件的限製，單艇作戰範圍主要集中在北海及北大西洋東部直布羅陀和赫布裏底群島之間海區，攻擊重點指向盟國大西洋海運線彙合處英吉利海峽和比斯開灣以西海峽。多以單艇在接近英國基地、港口的航道上和近岸航線的交通要道上進行伏擊。
但是，希特勒為避免過分刺激英法，下令德國海軍隻襲擊武裝的或由軍艦護送的商船，活動範圍局限於大西洋東部海域，不觸犯大西洋西部美國所宣布的泛美安全區。直到9月26日和11月中旬，德國海軍才分別取消對英法的此種限製，廣泛地開始潛艇戰。
英國加強近海反潛措施後，德軍潛艇便在廣闊海區遊獵。截至1939年底，共擊毀盟國船隻221艘，約75萬噸，其中擊沉潛艇114艘，約42萬噸，占51.7％。1940年1～3月，德國海軍潛艇作戰沒有新的進展。4月9日，德軍在挪威登陸，海軍便把潛艇基地擴大到斯塔萬格、特隆赫姆。6月22日法國投降後，德國潛艇進駐法國布雷斯特、聖納澤爾、洛裏昂、拉帕利斯和波爾多等港口。
由於潛艇進入大西洋的距離縮短，在海上活動的數量增多，加上指揮的便利，德國潛艇自1940年7月逐漸轉到北海峽（愛爾蘭北部和蘇格蘭北部之間的海區）和大西洋中部進行艇群作戰，頻繁出擊英國運輸隊。1940年7～10月，被稱為德國海軍潛艇作戰的“黃金時代”。1941年初，英國海軍接收了美國支援的50艘驅逐艦，護航兵力有所增加，在3月上中旬10天內，先後在冰島與赫布裏底群島海區擊沉德軍5艘潛艇，包括3艘王牌潛艇。從此，德國海軍潛艇向西撤離，開始在橫越北大西洋航線上進行搜索作戰。