Som statsminister var Rasmussen en ivrig støttespiller av den amerikansk-ledete invasjonen av Irak i 2003. Som i de fleste andre europeiske landene møtte han betydelig motstand, både i folketinget og i befolkningen generelt. Påfølgende meningsmålingene viste den danske befolkningens holdning var splittet i saken. En demonstrant klarte å komme inn i Folketinget i perioden før krigen, der han kastet rød maling på statsministeren mens han ropte «Du har blod på dine hænder». I månedene etter den innledende fasen av krigen deltok danske tropper i den multinasjonale styrken stasjonert i Irak. Om lag 550 danske soldater var stasjonert i Irak fra 2004 og inn til 2007, først ved «Camp Dannevang» og senere i «Camp Einherjer», begge i nærheten av Basra. Da kontingenten av tropper ble trukket tilbake i august 2007 ble den ikke erstattet, og Danmark flyttet fokuset til ikke-militær støtte rundt Bagdad. Den offisielle grunnen var at den irakiske regjeringen skulle nå selv kunne håndtere sikkerheten i Basra-området. Kritikere av Rasmussen hevder at tilbaketrekningen var motivert av en fallende innenlandsk støtte til krigen.