למרות ההצלחות הבריטיות הראשוניות במתקפת הנגד, רומל פתח במתקפת נגד משלו, בלי להמתין להתאוששות חייליו והגעת תגבורות נוספות. בחצי הראשון של 1942 נהנה רומל ממודיעין מעולה על הכוחות הבריטיים, שהושג בעקבות פענוח התשדורות המוצפנות של בונר פרנק פלרס, ששירת כנספח הצבאי בשגרירות ארצות הברית במצרים. בקרב גזאלה שהתחולל בין 26 במאי ועד 21 ביוני 1942, פרץ את קווי המגננה של הארמייה השמינית הבריטית, כבש את טוברוק והסתער מזרחה, בלוחמת בליצקריג טיפוסית. הכוחות הבריטים נאלצו לסגת למצרים. המתקפה הגרמנית נעצרה ליד אל-עלמיין, כ-100 ק"מ מערבית לאלכסנדריה. בקרב אל-עלמיין הראשון הפסיד רומל בעיקר בשל שחיקת הציוד, שלא התאים ללוחמת מדבר. הבריטים עם הגב לקיר היו קרובים למצבורי האספקה ונהנו מיתרון מוחלט בכוח אדם ואש. רומל ניסה להבקיע דרך הקווים הבריטים פעם נוספת, בקרב עלם חלפה. גם ניסיון זה לא צלח ונבלם על ידי המפקד הבריטי החדש, לוטננט גנרל ברנרד מונטגומרי. הכוחות הבריטים במלטה הצליחו ליירט את רוב ספינות האספקה שהיו אמורות להגיע אליו, ורומל לא הצליח להחזיק בעמדותיו לאורך זמן. למרות החסרונות הרבים שניצב מולם, הוא הצליח להחזיק בקו במשך מספר חודשים, והיה צורך בקרב הכרעה קשה ועקוב מדם, קרב אל עלמיין השני, שהתחולל מ-23 באוקטובר ועד 3 בנובמבר 1942, על מנת להביסו. לאחר שהיטלר לא אישר לרומל לסגת במהלך הקרב, החל אמונו של רומל בהיטלר מידרדר. לאחר התבוסה השנייה באל עלמיין המשיך רומל בנסיגתו אל תוניסיה, למרות הפצרותיהם של היטלר ומוסוליני. במסגרת המערכה בתוניסיה התנגש בקורפוס השני של צבא ארצות הברית, בפיקודו של מייג'ור ג'נרל לויד פרדנדאל, והסב לו אבדות כבדות בקרב מעבר קסרין.