אוקינלק התקשה להחליט אם לנהל את קרב ההכרעה נגד רומל בקו מרסא מטרוח, מכיוון שאגפו השמאלי של מערך ההגנה הבריטי, היה חשוף לאיגוף מדרום מצד כוחות השריון של הציר. מטרתו הייתה לעכב את התקדמות כוחותיו של רומל במרסא מטרוח, ולנהל שם קרב השהיה, במטרה להרוויח זמן נוסף לצורך ביצור קו אל-עלמיין, שנמצא כ-160 ק"מ מזרחה משם, וכ-70 ק"מ ממערב לנמל אלכסנדריה. בנקודה זו, המרחק בין חוף הים התיכון לבין שקע קטארה, הבלתי עביר לתנועת שריון, היה כ-65 ק"מ בלבד, עובדה שהקשתה על כוחות אויב לאגף מדרום את כוחות הארמייה השמינית הבריטית, וצימצמה את רוחב החזית עליה נדרשה הארמייה להגן. ב-26 ביוני 1942, פתח רומל בהתקפה. הוא תכנן לאגף את הכוחות הבריטיים במרסא מטרוח, אלא שהכוחות הבריטיים נהנו מעדיפות מספרית בולטת, ויכלו למחוץ את כוחותיו, אלא שהבריטים לא הבינו את מצב האויב שמולו הם עומדים, ועל כן בחרו לסגת לאל-עלמיין. הכישלון בהגנתה של מרסא מטרוח עורר פאניקה במפקדת הצבא הבריטי בקהיר וגרם לאוקינלק לתכנן תוכנית לנסיגה ולפינוי קהיר במקרה שעמדת אל-עלמיין תיכבש. עם זאת, הוא החל להקים עמדות הגנה מערבית לאלכסנדריה והציף במים אזורים נרחבים בדלתא של הנילוס. ב-1 ביולי, פתח רומל בהתקפה על אל-עלמיין ("קרב אל-עלמיין הראשון"), אולם לא הצליח לפרוץ את הקו, מאידך גם הבריטים ספגו אבדות כבדות ולא הצליחו להדוף לחלוטין את הכוחות הגרמניים.
באוגוסט של אותה שנה הוחלף אוקינלק בברנרד לו מונטגומרי. עוד באותו החודש הצליחו כוחות הארמייה השמינית להדוף ניסיון של רומל לאגף מדרום את קו אל-עלמיין במסגרת קרב עלם חלפה. הבריטים הזרימו כוחות רבים לאל-עלמיין, וצ'רצ'יל רצה לפתוח במתקפת נגד במהירות האפשרית, אולם מונטגומרי יחד עם הרולד אלכסנדר שכנעו אותו לדחות את המתקפה עד שתושלם הבאת התגבורת. ב-23 באוקטובר פתחו הבריטים במתקפה ("קרב אל-עלמיין השני"), שהתפתחה לניצחון גדול. הקווים הגרמניים נשברו, ואלפי חיילים גרמניים נפלו בשבי. לוב נכבשה, והאיום הגרמני-איטלקי על המזרח התיכון הוסר אחת ולתמיד. צ'רצ'יל כותב בזיכרונותיו: "לפני אל-עלמיין לא ידענו ניצחון, אחרי אל-עלמיין לא ידענו עוד תבוסה".
המעורבות האמריקנית.
ב-7 בדצמבר 1941, תקף הצבא היפני הקיסרי את הצי האמריקאי בפרל הארבור. למחרת היום הכריז נשיא ארצות הברית פרנקלין דלאנו רוזוולט מלחמה על יפן. ב-11 בדצמבר כיבדו היטלר ומוסוליני את בריתם עם היפנים והכריזו מלחמה על ארצות הברית המלחמה הפכה כעת למלחמת עולם. האמריקאים רצו לסיים קודם כל את הזירה האירופית והים תיכונית, והציעו פלישה אמפיבית לאירופה. הבריטים לעומת זאת חששו מכך, והעדיפו קודם כל למגר את אזורי השליטה של מדינות הציר באפריקה. רגש זה של הבריטים התחזק לאחר הפשיטה על דייפ הכושלת, שבה השתתפו בין היתר כחמישים לוחמי יחידת הריינג'רס של צבא ארצות הברית שהתפזרו בין הכוחות השונים שלחמו על החוף על מנת לקבל ניסיון קרבי. לאחר מכן הוחלט לבצע נחיתה של כוחות בעלות הברית בחופי צפון אפריקה, שם נותרו לצרפתים שלוש מושבות חשובות מרוקו תוניסיה ואלג'יריה.
מיד לאחר קבלת ההחלטה הסופית על ביצוע הנחיתות בצפון אפריקה, הוסכם כי הגנרל האמריקאי דווייט אייזנהאואר (לימים נשיא ארצות הברית), מפקד כוחות צבא ארצות הברית בזירת המלחמה האירופאית, יקבל את הפיקוד העליון על כוחות בעלות הברית שישתתפו במבצע, ולסגנו מונה גנרל מארק קלארק. איזנהאואר היה קצין מטה חסר ניסיון כלשהו בפיקוד קרבי, אך השנים שהוא עשה באגף המבצעים של משרד המלחמה האמריקני העניקו לו חוש מעולה לאסטרטגיה. ראשי המטות האמריקנים האמינו, שהקסם האישי וכישורי "יחסי האנוש" המעולים של אייזנהאואר, יקלו עליו לגשר על המחלוקות בין בעלות הברית המערביות, והמפקדים הצבאיים הבכירים שלהן בשטח, ולתאם מבצעים צבאיים משותפים בהשתתפות צבאות ארצות הברית ובריטניה. עם זאת, במהלך המבצע, ואף לאחריו, נשמעו תלונות מהצד הבריטי לגבי הדרך בה ניהל אייזנהאואר את המבצעים של צבאות בעלות הברית במהלך המערכה בצפון אפריקה, והשגות על מספר החלטות אופרטיביות שלו.
בעלות הברית ריכזו 125,000 לוחמים, מולם יכלו הצרפתים להעמיד לכל היותר 60,000. חלק מהקצינים הצרפתיים שיתפו פעולה עם בעלות הברית. לדוגמה הגנרל אנטואן בתואר (Antoine Béthouart), מפקד הגנת החופים של מרוקו. ערב הפלישה הוא השתלט על מוקדי כוח בבירה רבאט. אולם לאחר חילופי אש קצרים, הצליחו אנשי וישי בראשות מפקד אזור קזבלנקה, תת-אדמירל פרנסואה מישלייה (François Michelier), והמושל הכללי של מרוקו (ששימש גם כמפקד צבא צרפת בצפון אפריקה), הגנרל שארל נוגס (Charles Noguès), להשתלט על המצב, ולשים את בתואר במעצר (לאחר סיום הפלישה שוחרר בתואר, והמשיך לשרת בתפקידים בכירים בצבא צרפת החופשית ובצבא צרפת לאחר המלחמה). פעולתו של בתואר רק הביאה לכוננות מלאה של אנשי וישי במרוקו ערב הפלישה. נוגס, קיבל מברק אישי מן הנשיא רוזוולט המפציר בו לסייע לכוחות הנוחתים של בעלות הברית, אולם לא שינה את דעתו והמשיך להתנגד לפלישה. ב-8 בנובמבר הגיע למרוקו כוח הפלישה של בעלות הברית בפיקודו של ג'ורג' פטון, הכוח חולק לשלושה ראשים, כאשר הכוח העיקרי נחת באזור קזבלנקה, ושני כוחות משניים פעלו מדרום, באזור העיירה סאפי (Safi), ומצפון באזור פור ליוטי (Port-Lyautey). על החוף נתקלו הכוחות הנוחתים בהתנגדות צרפתית כבדה, והצליחו להשתלט על יעדיהם רק לאחר שלושה ימי לחימה, שעלתה להם במחיר של 150 הרוגים. ב-11 בנובמבר נכנע נוגס לכוח הפולש. במקביל לפלישה למרוקו הונחתו כוחות בעלות הברית גם באוראן, אולם הצליחו לכבוש אותה רק יומיים לאחר מכן. כמו כן החלו להנחית חיילים אמריקאים ובריטים בנמל אלג'יר. הכוחות הנוחתים לא התקשו להקים שלושה ראשי גשר באזור העיר, ולנטרל את הגנות החוף הצרפתיות. בכך סייעו להם משתפי פעולה צרפתים בעיר עצמה, ובמיוחד אנשי המחתרת היהודית בפיקודו של ז'וזה אבולקר שהתחפשו לאנשי וישי והשתלטו על מוקדי תקשורת וכוח בעיר.
מיד לאחר השלמת ההתבססות במרוקו ובאלג'יריה, המטרה האסטרטגית העיקרית של בעלות הברית הייתה השתלטות מהירה על צפון תוניסיה, ובמיוחד על נמלי תוניס וביזרטה. לאחר תבוסת כוחות הציר באל עלמיין, והנסיגה המהירה של שרידיהם מערבה, לשטח לוב, פיקוד בעלות הברית העריך שכיבוש נמלי תוניסיה יותיר את כוחות הציר בים התיכון תלויים בנמל טריפולי, כנמל היחיד דרכו יוכלו להמשיך לקבל אספקה ותגבורות. בנוסף לכך, בעלות הברית חששו, שהקרבה היחסית של נמלי צפון תוניסיה לבסיסי הציר באיטליה ובסיציליה, תאפשר לכוחות הציר להתבצר ולהחזיק בתוניסיה בקלות יחסית, ובכך למנוע מבעלות הברית להשלים את השתלטותן על חופי צפון אפריקה.
הפיקוד הגרמני הבין אף הוא את החשיבות האסטרטגית של השליטה בנמלי צפון תוניסיה, ואת האיום שיצרו נחיתות בעלות הברית במרוקו ובאלג'יריה על כוחות הציר בצפון אפריקה, ופעל במהירות רבה. כבר ב-9 בנובמבר (יום לאחר תחילת הפלישה) תפסו יחידות מוטסות גרמניות את שדה התעופה אל-עואינה שבתוניסיה, והחל מה-13 בחודש החלו יחידות גרמניות ואיטלקיות לזרום בדרך הים והאוויר לצפון תוניסיה בקצב של יותר מאלף איש ליום. המפקדים הצרפתיים התקשו להחליט כיצד לפעול, והגרמנים ניצלו זאת כדי להשתלט במהירות על האזור. גנרל בארה, מפקד הכוחות הצרפתיים בתוניסיה, החליט לבסוף להורות לכוחותיו לסגת מערבה, כדי לחבור עם כוחות בעלות הברית המתקדמים מכיוון אלג'יריה. עד סוף נובמבר כבר כללו כוחות הציר בתוניסיה כ-15 אלף חיילים ו-100 טנקים. כוחות אוויר חזקים של הציר התבססו בשדות התעופה של תוניסיה, ובמשך זמן קצר שלטו באוויר, גרמו אבדות כבדות לכוחות הים והיבשה של בעלות הברית, ותקפו את הנמלים שבשליטתן. האמריקאים פתחו במתקפה אולם נכשלו, והגרמנים נטלו לידיהם את היוזמה ופתחו בהתקפה שהניסה את כוחות הברית מתוניסיה. נפתחה המערכה בתוניסיה, שנמשכה עוד 25 שבועות שבסופם הוכרעו לבסוף הגרמנים בידי היתרון המספרי הגדול של בעלות הברית, ונאלצו לפנות את תוניסיה.
הפלישה לסיציליה.
לאחר שנכבשה האימפריה הצרפתית באפריקה, והושמדו כוחות קורפוס אפריקה, הוחלט במטה הכללי של בעלות הברית לבצע התקפה על סיציליה. זאת במטרה לערער את משטרו של מוסוליני, שכבר החל לאבד את תמיכת ההמונים, וכן לפתוח חזית נוספת עבור הגרמנים כהכנה לפלישה המתוכננת לצרפת ב-1944. בזכר רשמי שפרסו ראשי הצבא הבריטי נקבע כי "הים התיכון מזמן לנו הזדמנויות לפעולה שיכולה להיות מכרעת בסתיו הקרוב... יש לנו סיכוי גדול לשבור את הציר ולסיים את המלחמה בהצלחה עד מאי 1944." באי החזיקו כ-200,000 חיילים איטלקים בפיקודם של אלפרדו גוצוני, וכן 40,000 חיילים גרמנים בפיקודם של אלברט קסלרינג ופרידולין פון זנגר אונד אטרלין. בין המפקדים הגרמניים לאיטלקים שררו חילוקי דעות רבים, באופן רשמי היה גוצוני המפקד העליון של כל הכוחות באי אולם בפועל נאלץ לציית לקסלרינג וזנגר.