בזירת האוקיינוס האטלנטי נקטו הבריטים בשיטה של השתלטות על נקודות אסטרטגיות, ובהן איי פארו, שבשליטת דנמרק, ועל איסלנד, זאת, כדי ליצור בסיסים נוספים למטוסים, דוגמת "מיקס פילד" ליד רייקיאוויק (כיום נמל התעופה הבינלאומי קפלוויק), ולצמצם את הנתיבים הפנויים לצוללות. לאחר כיבוש נורווגיה על ידי הגרמנים חששו הבריטים מאוד מהשתלטות גרמנית על איסלנד שהייתה עלולה לנתק לחלוטין את תנועת השיירות, ובשל כך החליטו להקדים ולפלוש לאי. ב-10 במאי 1940 נחתו כ-750 נחתים בריטים ברייקיאוויק, ללא התנגדות מצד המקומיים. ביולי 1941 קיבלה על עצמה ארצות הברית את הגנת האי, לבקשת ממשלת איסלנד, וחיילים אמריקניים החליפו את הכוח הבריטי. בריטניה הציבה באי טייסות של מפציצים ומטוסי סיור, וליד רייקיאוויק נקבע בסיס תחזוקה ותדלוק לאוניות הליווי.
תגבור כוחות הליווי ואוניות המשא.
במערכה על האוקיינוס האטלנטי השקיעו בעלות הברית רבות בתוכנית מואצת לבניית אוניות ליווי נוספות, כדי להשלים את החסר. בשנים הראשונות של המלחמה נבנו בבריטניה, בקנדה ובארצות הברית 267 קורבטות, מסדרת פלאואר (flower), והחל מ-1941 החלו להיכנס לשירות הפריגטות מסדרת ריבר (River). חיל הים הקנדי, כחלק מחילות הים של הממלכה המאוחדת, החל לקבל על עצמו ליווי חלק ממסלול השיירות, וכך הוקל הנטל שעל חיל הים המלכותי. מדיניות השאל-החכר שאותה יזם נשיא ארצות הברית, פרנקלין דלאנו רוזוולט, איפשרה לו להיענות לבקשתו של ראש ממשלת בריטניה, וינסטון צ'רצ'יל, ולהעביר לבריטניה 50 משחתות ישנות. נדרשה עבודת התאמה רבה של האוניות לתפקידן, (כולל התאמת סונאר, מכ"ם, ועוד) והן היו שנואות על צוותן בשל תכונותיהן הגרועות, אך מעצם מספרן מילאו פער משמעותי עד לייצורן של אוניות ליווי מתאימות וחדישות יותר.
בנוסף לתגבור אוניות הליווי, נעשה מאמץ לייצר אוניות סוחר כדי למלא את מקומן של האוניות שהוטבעו. עד סוף 1940 הוטבעו למעלה מ-1,000 אוניות, בערך מחציתן על ידי צוללות בשלב ראשון שילבה בריטניה בצי הסוחר שלה אוניות של מדינות שנכבשו בידי הגרמנים. בסך הכול צורפו לצי הסוחר הבריטי אוניות סוחר בתפוסה של כ-3 מיליון טון, שפיצו כמעט לגמרי על האבדות, אך הן היו "מתנה חד פעמית" - לא ניתן היה לקוות ליתרון מסוג זה פעם נוספת. במקביל, עברו המספנות בבריטניה לתוכנית בנייה מואצת, שנועדה לבנות אוניות בתפוסה של 1,200,000 טון, והוזמנו בארצות הברית אוניות בתפוסה של 7,000,000 טון.
לעומת המאמץ של בעלות הברית במערכה באוקיינוס האטלנטי, במערכה באוקיינוס השקט לא השכיל הפיקוד היפני לתגבר את אוניות הליווי שלו. העדיפות בבניין אוניות ניתנה לאוניות השטח המלחמתיות, ואילו לאוניות הליווי ניתנה עדיפות נמוכה. לצי היפני היו משחתות מעולות, שהיו מצוידות ללוחמה נגד צוללות, אולם משחתות אלה היו יקרות לבניה ונועדו ללוחמה ימית קלאסית בין ציי מלחמה ולא לליווי שיירות וציד צוללות. רק בשלב מאוחר במלחמה הבין הפיקוד היפני שיש לייצר אוניות ליווי זולות שניתן לייצר בכמויות, אך אז כבר היה מאוחר מדי.
טקטיקה ושליטה.
הבריטים פיתחו ותרגלו לוחמה נגד צוללות, וקבעו קבוצות קבועות של אוניות ליווי. כל אונייה חדשה עברה דרך בסיס אימונים באיים ההברידיים, שם עברה אימונים נוקשים במיוחד במשך כמה שבועות. מעבר לכך, במקום צירוף מזדמן של אוניות ליווי לשיירה, נקבעו קבוצות קבועות של אוניות ליווי, שתמיד הפליגו ביחד; כך הושגו יעילות רבה ושיתוף פעולה גבוה בין האוניות. בכל קבוצה היו שתיים או שלוש משחתות וחמש או שש קורבטות. מכיוון שבדרך כלל אונייה או שתיים היו בנמל לטיפולים לתיקונים, מנתה כל קבוצה שש אוניות בפועל.
בנוסף לתרגול, הושקע מאמץ רב בשיפור אמצעי שליטה ובקרה. בפברואר 1941 הועברה מפקדת זירת המבואות המערביים (Western Approaches Command) מפלימות' לליברפול, שהייתה אחד מהנמלים העיקריים של השיירות. בדרך זו הושגה שליטה קרובה וטובה בהרבה על השיירות. בנוסף, הוכפף פיקוד החופים של חיל האוויר המלכותי (RAF Coastal Command) ישירות לאדמירליות; פיקוד החופים עסק בעיקר בלוחמה נגד צוללות, והכפפתו לאדמירליות הביאה לשיתוף פעולה ותיאום טובים יותר.
צי ארצות הברית עבר תקופה כואבת של לימוד, כאשר סירב ללמוד מהניסיון שנרכש על ידי הבריטים. עם כניסת ארצות הברית למלחמה נגד יפן וגרמניה הנאצית, בדצמבר 1941, יזם פיקוד הצוללות הגרמני מבצע תקיפה נגד אוניות הסוחר לאורך החוף המזרחי של ארצות הברית. המבצע, שנקרא מבצע "הקשה" (בגרמנית: Paukenschlag) נחל הצלחה גדולה והסב לארצות הברית אבדות כבדות, ואחת הסיבות העיקריות לתבוסה זו הייתה חוסר רצונם של מפקדי הצי ללמוד מהנסיון הבריטי בארגון שיירות ובטקטיקה ללוחמה נגד צוללות. רק לאחר שאימצו את השיטות הבריטיות נבלמה המתקפה הגרמנית.
חידושים טכנולוגיים.
הצורך המלחמתי הדחוף הוביל את בעלות הברית לפיתוח מואץ של אמצעים טכנולוגיים חדשים. הנשק הבסיסי, שבו נעשה שימוש כבר במלחמת העולם הראשונה, היה פצצת עומק. הפצצה הייתה מוטלת לים ממסילות בירכתי האנייה או נורית לים בעזרת משגרים מיוחדים, והייתה מתפוצצת בעומק שנקבע מראש, בעזרת מרעום. אוניות הליווי היו מטילות כמה פצצות כאלה, בתבנית מסוימת שנועדה לכסות שטח רחב. לפצצות העומק היו כמה בעיות: ראשית, הפצצות היו מוטלות מירכתי האניה, כלומר על אוניית הליווי היה לעבור מעל המיקום המשוער של הצוללת, ורק אז להטיל את הפצצות. מכיוון שב-100 עד 200 המטרים האחרונים לא היה לאונייה מגע סונאר עם הצוללת (כאמור לעיל), והיה על אוניית הליווי להגיע עד למיקום המשוער, הותיר הדבר זמן לצוללת לבצע תמרון התחמקות חריף, ולהימנע מפגיעת הפצצות. מעבר לכך, כדי שהפצצות תגרומנה להטבעת הצוללת היה עליהן להתפוצץ במרחק של 5 עד 10 מטרים ממנה; בהתחשב בזמן שניתן לצוללת להתחמק, הייתה פגיעה ישירה כזו נדירה למדי. מחקרים אחרי המלחמה הראו, שהסיכוי להטביע צוללת בהתקפה אחת של פצצות עומק היה בממוצע 6% בלבד.
גם הצי היפני השתמש בפצצות עומק, אך במשך תקופה ארוכה היו אלה לא יעילות: בהטלת פצצת עומק יש לכוון מראש באיזה עומק תתפוצץ. פצצות העומק היפניות היו מכוונות להתפוצץ בעומק של 45 מטרים, אך הצוללות האמריקאיות הצליחו לצלול עמוק בהרבה לפני התפוצצותן וכך להימנע מפגיעה. ואולם, ביוני 1943 חשף חבר בית הנבחרים של ארצות הברית אנדרו מאי עובדה זו, והיפנים שינו בהתאם את כוונון הפצצות. להערכת צי ארצות הברית אבדו לפחות עשר צוללות ו-800 אנשי צוות בשל חשיפה זו.
כתוספת לפצצות העומק פיתחו בעלות הברית מרגמות שירו פצצות נגד צוללות אל לפני האונייה, בניגוד לפצצות העומק שהוטלו מירכתיה אל המים שמאחוריה. סוג ראשון שנכנס לשירות בסוף 1941 נקרא "הדג'הוג" (Hedgehog, קיפוד, על שם מראה המרגמה לאחר שירתה את הפצצות), ויעילותו בהתקפה אחת הגיע בממוצע ל-20%; ב-1944 הוכנסה לשירות מרגמה כבדה עוד יותר, בשם "סקוויד" (Squid, דיונון), שיעילותה הגיעה בממוצע ל-50% הצלחה בהתקפה אחת. פצצות אלו התפוצצו רק במגע (ולא על פי קביעה מראש, כמו פצצות העומק), והפעלתן דרשה מיומנות רבה, שלא תמיד הייתה לצוותי אוניות הליווי. בדרך כלל נהגו צוותי האוניות להשתמש במרגמות רק לאחר שאזלו פצצות העומק. כלי נשק חדיש וסודי שהוכנס לשירות ב-1943 היה טורפדו מונחה שכונה מוקש מס' 24 או FIDO; השם נועד להטעות. טורפדו זה הוטל ממטוס והתביית על חתימת הקול של צוללת. בסך הכול הוטבעו 37 צוללות גרמניות ויפניות בדרך זו.
טווח הטיסה של המטוסים הלך וגדל בהתמדה, וכן גם מספרם וטיבם. בשיא המערכה באוקיינוס האטלנטי הצליחו מטוסים ללוות את השיירות לאורך כל מסלולן הארוך באוקיינוס, וכך למנוע מצוללות לעלות על פני המים ולתקוף אותן. בשלביה הראשונים של המלחמה נעשה שימוש באוניות מעוט אזרחיות (CAM), אוניות סוחר שהותקן עליהן מעוט למטוס קרב אחד. המטוס, בדרך כלל הוקר הוריקן, היה מוזנק כנגד מטוסי אויב או צוללות, ולאחר משימתו היה מנסה להגיע לבסיס יבשתי או נוחת במים ליד האונייה ונאסף על ידה. בהמשך המלחמה הוכנסו לשירות נושאות מטוסים לליווי, שנשאו עליהן בדרך כלל בין 20 ל-30 מטוסי קרב. מפציצים ששירתו בפיקוד החופים צוידו בפצצות עומק שהיו ניתנות להטלה ממטוסים, במקום הפצצות הרגילות שבהן נעשה שימוש בתחילת המלחמה, שהיו צריכות לפגוע ישירות בצוללת ושאחוזי ההצלחה שלהן היו אפסיים. המפציצים צוידו גם בזרקור ליי, שאותו הפעילו בעת פעילות לילה כנגד צוללות. המפציצים היו מגלים את הצוללת מרחוק באמצעות מכ"ם, מתקרבים אליה ללא אורות, ומפעילים את הזרקור ברגעים האחרונים כדי לשפר את הטלת פצצות העומק. גם יפן עשתה שימוש במטוסים בלוחמה נגד הצוללות, אם כי מצומצם בהרבה. שתי נושאות מטוסים קטנות הוכשרו של ידי הצבא היפני הקיסרי למטרה זו, וכן פותח אוטוג'ירו מדגם קאיאבה קא-1 ללוחמה נגד צוללות.
אמצעי גילוי ומודיעין.
סונאר הותקן על אוניות הליווי של בעלות הברית וגם על אוניות הליווי היפניות. אחד החידושים בתחום זה היה מצוף האזנה (אנגלית: Sonobuoy). מכשיר זה הוטל ממטוס ונפתח עם המגע במים. חלק מן המכשיר היה מצוף ובו משדר רדיו. חלקו השני של המכשיר כלל הידרופון (או כמה הידרופונים), שהיה שקוע במים בעומק שנקבע מראש, וקלט אותות קוליים של צוללות. האותות שנקלטו שודרו למטוס, ועל פי חיתוך האותות מכמה מכשירים ניתן היה לגלות את מיקומה של צוללת. אמצעי זה הופעל על ידי בעלות הברית.