ההתנסות הקרבית העיקרית הראשונה של כוחות אוסטרלים הייתה כנגד כוחות איטלקים בים התיכון ובצפון אפריקה. במהלך 1940 הסיירת הקלה "סידני" (HMAS Sydney) וחמש משחתות ישנות (שכונו על ידי שר התעמולה הנאצי יוזף גבלס, "צי גרוטאות המתכת", כינוי שאומץ בחיבה על ידי מלחי הצי), לקחו חלק בסדרה של פעולות כחלק מהצי המלכותי הבריטי בים התיכון והטביעו כמה ספינות מלחמה איטלקיות. הצבא השתתף בקרב לראשונה בינואר 1941, כאשר הדיוויזיה השישית השתתפה במבצע מצפן בצפון אפריקה. הדיוויזיה תקפה וכבשה את ברדיה שבלוב ב-5 בינואר ואת טוברוק ב-22 בינואר עם התקדמותו של קורפוס אפריקה בפיקודו של ארווין רומל לאל עלמיין נוצר טריז בין טוברוק לבין גבול מצרים שגרם לכוח של כ-27,000 מחיילי בעלות הברית שרובם נמנו על הדיוויזיה האוסטרלית התשיעית, להיות במצור במשך 240 יום. הכוח הנצור הגן בגבורה על עיר הנמל האסטרטגית ועמידתם העיקשת של האוסטרלים גרמה לרומל לתסכול רב והוא נאלץ למעשה לנהל שתי חזיתות, אחת מול הכוחות שניצבו על גבול מצרים ושנייה מול מגיני טוברוק שקיבלו אספקה דרך הים. הדיוויזיה השישית לקחה חלק במרדף אחר הצבא האיטלקי וכבשה את בנגזי ב-4 בפברואר. בסוף פברואר הם הועברו ליוון והוחלפו על ידי הדיוויזיה התשיעית.