二战爆发前，英国、法国和意大利在地中海都保持着强大的海军力量。战争爆发后，墨索里尼为实现称霸地中海的目的，在北非、东非和地中海主动发动攻势。年6月，法国战败，希特勒因尚无能力控制法国的海外殖民地，所以将法国南部划为非占领区，由法国维希政府直接管辖并继续管理法国的海外殖民地，同时德国要求法国海军向德国缴械。年7月，英国实施“弩炮”计划，法国海军被重创，此后法国海军主力停泊在法国南部土伦港，在地中海争夺中保持中立。法国在地中海退出后，英国地中海舰队连续在卡拉布里亚海域、塔兰托港口和克里特岛击败意大利海军，逐渐掌握了地中海的制海权，保证英国运输船队往来于欧亚航线。年，德国空军架飞机进驻意大利南部，在德国空军的打击下，英国在地中海的局势越来越不利。
为保证英军在北非的作战，英国另开辟2条航线保障英军的补给。一条是长达1.16万海里的、绕道英属南非、法属马达加斯加到埃及的海上航线；一条是穿越中非，经尼日利亚、法属赤道非洲（今加蓬、刚果、中非、乍得）到埃及的空中航线；地中海航线因为无法保障航行安全，英国的船队越来越少使用这条航线。
马耳他岛位于地中海的中心，是同盟国舰船往返直布罗陀和亚历山大港的一个中间停靠站。同时，由于它正好横跨意大利至利比亚的海上航线而成为打击轴心国海运的坚固堡垒。驻马耳他的战斗机和轰炸机迫使德、意运输船只不得不绕道航行，以避开英国飞机的空袭，从而极大地削弱了德、意向北非实施运输的能力。当马耳他岛上的力量强大时，前往北非的轴心国的运输船有将近40%被击沉；当该岛力量薄弱时，轴心国便有95%以上的运输船安全驶抵目的地。
年初德军南线总司令、空军元帅凯塞林命令德军第2航空队对马耳他岛进行持续的轰炸，摧毁岛上大量英军作战飞机。5月中旬，希特勒认为凯塞林已完成了摧毁马耳他防御的任务，遂将第2航空队的部分作战飞机调往苏德战场，轴心国停止了对马耳他的密集突击，放松了对该岛的封锁。英国趁机加强该岛的空、海军兵力。与此同时，美国航空兵也陆续投入地中海作战。5月底，盟军再次在整个地中海建立了空中优势。
尤其是在马耳他岛，从4月19日到6月5日，航空母舰给岛上一共运送了架战斗机。更为重要的是，调往马耳他的新型鱼雷机具有更大的作战半径（从年的海里达到年的海里），可以覆盖整个地中海的范围。因此，轴心国的运输船即使采取最远的迂回航线也难以逃脱英国飞机的攻击，甚至连北非拜尔迪耶、托布鲁克和马特鲁港内的轴心国舰船也无法免遭攻击。轴心国实际上已不可能保护船队免遭英国飞机的袭击，凯塞林只好集中力量再次轰炸该岛的机场。
在一次轰炸中，德机共投掷吨炸弹，摧毁地面的17架飞机。但是，德国轰炸机也遭到英国战斗机的有力反击，损失飞机65架，而英军仅损失36架“喷火”式战斗机。到7月15日，德国空军已经无力对马耳他实施有效的打击。同时，英国海军重新向地中海部署潜艇，仅在8月，轴心国运输船被击沉7艘，总吨位4万余吨。
年5月，英国为保障经马达加斯加的海上航线，决定实施“铁甲舰”计划，占领法属马达加斯加。5月5日，由2艘航母（光辉号、无敌号）为主力编成的英国海军H舰队，掩护英军第29旅在马达加斯加东北科雷尔湾登陆，岛上0余守军（法军约人）于7日投降。9月，英军在马达加斯加岛西部登陆，占领该岛全部。
年8月12日，一支由4艘航母、2艘战列舰和其他战斗舰船、运输船组成的英国护航舰队实施“基石”行动，舰队穿过直布罗陀海峡，目的是为马耳他提供补给。8月5日，意大利海军通过无线电截听获悉英海军动向。10日，英国舰队情况被全部掌握，德意海军出动，当日德国潜艇击沉英军“鹰”号航母。12日，在撒丁岛以南，德意空军对英国船队发动空袭，重创英“无敌”号航母和几艘运输船。
当晚，护航舰队折返直布罗陀，运输船由4艘巡洋舰和10艘驱逐舰护航，继续驶往马耳他。13日，德国空军继续围猎英国船队，在马耳他的英国空军掩护下，5艘运输船得以在马耳他靠岸，向岛上输送了3.2万吨急需的物资。此役，英国海军被击沉1艘航母、2艘巡洋舰、9艘运输船；德意军队损失60架飞机和2艘潜艇。“基石”护航战役是意大利海空军在二战期间取得的最大的一次胜利，也是轴心国在地中海取得的最后一次胜利。
年10月，英国在地中海的海军力量比半年前增加了1倍。在与轴心国的力量对比中优势越来越明显。与此同时，美国航空兵也投入地中海地区，马耳他的局面彻底改观。10月11日，德意空军再次向马耳他发动袭击，没有取得战果。相反，在10月26日，轴心国的一支驶往突尼斯的载有油料和弹药的船队被盟军空军消灭，导致隆美尔在北非没有能力发动反攻。
德国海军在此后逐步退出地中海海域，向大西洋和北极圈集中。而意大利海军在希特勒的威逼下继续承担向北非输送物资的任务。年11月意大利总计为突尼斯运送了1.3万部队和3万吨作战物资，加上空运的5个意大利师，隆美尔挫败了盟军快速夺取突尼斯的企图。
12月，意大利船队向北非运送的物资损失率超过了50%，舰船损失艘。年以后，双方在地中海主要以空中交战为主，盟军在这里部署了架飞机，德军南线总司令凯塞林建议将突尼斯的部队撤回到意大利，遭到希特勒的拒绝。5月13日，德意联军在突尼斯战败，除数百人搭乘小型舰艇逃到西西里岛，其余27.5万人投降。
年1月，英美在摩洛哥卡萨布兰卡举行会议，决定向欧洲南部实施进攻。在登陆西西里岛和撒丁岛的选择上，盟军指挥部决定选择困难大，但对意大利本土威胁更大的西西里岛。
为此，盟军改组原第18集团军群，成立第15集团军群（司令亚历山大），下辖英军第8集团军（司令蒙哥马利）和美国第7集团军（司令巴顿），兵力47.8万人；配合登陆的海军部队由英国海军上将坎宁安指挥，包括艘舰船；空军由英国特鲁中将指挥，拥有0多架飞机；战役总指挥由艾森豪威尔亲自担任，登陆时间定为年7月10日。
在登陆兵力上比较，西西里登陆甚至超过了一年后的诺曼底登陆。
在作战方案上，考虑到可选择的登陆地区域仅有西西里岛东南部可以保障制空权，所以美军将领建议先夺取该区域，然后在陆地新建机场，扩大制空权后再实施更大规模的登陆。美军的意见遭到英国参战将领的反对，亚历山大和蒙哥马利认为，应该在单一地域、一次性强行实施登陆。年5月初，艾森豪威尔批准了英军将领的计划。
在德国统帅部，对于德军在地中海区域的战略问题也存在不同的意见，以隆美尔为首的一方认为：“意大利毫无价值，德军应该放弃撒丁岛、西西里岛、希腊和意大利南部，节省下的兵力投送到苏联战场。”以凯塞林为首的一方则认为：“如果放弃上述地区，德国的工业区和罗马尼亚的油田将暴露在盟军空军打击之下”，而且他还认为：“意大利人将会为保卫祖国而战，只要德国派遣少量部队，意大利人就能御敌于国门之外。”最终，希特勒采纳了凯塞林的意见，决心坚守意大利和巴尔干半岛，同时向巴尔干增派6个师，向撒丁岛增派了重新组建的第90师，在西西里岛重建第15装甲师（该部在突尼斯已被歼灭），在意大利南部增派2个师。希特勒还下令：“必要时解除意大利军队的武装。”
意大利军队驻守本土的是第6集团军，下辖12个师。此外还有希特勒增派的2个德国师，兵力27万人，另有架飞机。这支部队由意大利将军古佐尼指挥，而实际上控制这支部队的是德军派驻第6集团军的联络官埃特林。
为达成战役的突然性，盟军实施了一系列欺骗措施，导致德军错误判断盟军登陆地点是撒丁岛或者是希腊，遂将装甲部队向两地调集。
年6月，盟军开始进攻西西里岛附近的岛屿，扫清轴心国的前哨阵地。7月3日，盟军开始对西西里岛、撒丁岛和亚平宁半岛的机场、港口、海军基地及工业区实施空袭。7月9日，盟军从突尼斯、阿尔及利亚和埃及启航的登陆舰队抵达马耳他岛集结，尽管天气恶劣，艾森豪威尔坚持按计划登陆。7月10日凌晨2时30分，英军第1空降师和美军第82空降师部分兵力在西西里岛实施空降，拉开西西里战役的序幕。
在空降部队着陆15分钟后，盟军第一批次8个师开始登陆，蒙哥马利的第8集团军在西西里岛东南角登陆，巴顿的第7集团军在西西里岛南部杰拉湾登陆。意大利海岸师未作抵抗就仓皇撤退，仅剩下德军的“赫尔曼戈林”师独自抵抗，该师于次日早晨赶到第7集团军第1步兵师和第45师的登陆地点，随即向盟军发动突袭。由于天气恶劣，美军坦克等重型装备还没有上岸，先头部队很快就被德军击溃，德军逼近滩头。此时海上盟军舰炮向德军实施炮击，将德军击退。
在第8集团军方向，蒙哥马利的部队没有遭到抵抗，至11日夜间，第8集团军在登陆点建立了纵深5至15公里的登陆场。12日，英军占领了锡拉库萨和奥古斯塔两个港口。3天以后，英军肃清了西西里岛整个东南部。
盟军指挥部认为，在登陆成功后，当务之急是防止岛上轴心国军队撤往意大利本土。为此，第8集团军迅速北上，
7月12日，德军南线总司令空军元帅凯塞林飞抵西西里岛，随即向希特勒汇报：“意大利的抵抗已经土崩瓦解。”希特勒获悉后，直接接管了西西里岛的指挥权，并向该岛增派部队，希望能够迟滞盟军的进攻。他在给前线将领的命令中说：“我们不再期待能够守住西西里岛，但重要的是打一场拖延战，以便为稳定大陆的局势争取更多的时间。然而，最重要的是在任何情况下都不得使我们的德国师遭受损失。”鉴于英第8集团军的位置更靠近通往意大利本土墨西拿，希特勒命令德军主力在埃特纳地区牵制蒙哥马利。
在盟军的计划中，攻占墨西拿的任务属于第8集团军，巴顿的部队负责在其西面保护蒙哥马利的侧翼。在实际行动中，第8集团军抢先占用了美军的前进道路-号公路，巴顿随即提议第7集团军转而向西，进攻西西里岛西面的巴勒莫。7月22日，美军占领巴勒莫，俘虏意军4.5万人。此后美军继续北上，至31日攻占圣蒂斯法诺，此时英军的攻势被德军阻止在埃特纳火山地区，没有取得进展，盟军指挥部遂将主攻方向改为巴顿的第7集团军。
8月1日，得到2个美军师补充的第7集团军向西西里岛东北部轴心国防线发动进攻。至8月17日，美军第3师进入墨西拿，轴心国部队全部从西西里岛撤离，其中包括4万德国部队、6.2万意大利军队和大量作战物资。在西西里岛战役期间，轴心国损失16万人，其中包括1.2万德军和被俘的14万余意大利军队；盟军则损失2.2万人，其中英军1.2万人。
在意大利，战场上一再的失利，让意大利民众早已经厌倦了战争。由于英国的封锁和德国的克扣，意大利普通民众每天只能得到克面包供应，其他如咖啡、肥皂等生活用品只能在黑市买得到。民众对墨索里尼及其政权日益不满。在墨索里尼政府内部，包括其女婿、意大利外长齐亚诺都对墨索里尼表达了不满，在斯大林格勒战役结束后，他就提出与苏联媾和，在得到墨索里尼的同意下，最终遭到希特勒的拒绝。年初，墨索里尼改组内阁，将齐亚诺等人革职。此后，意大利和德国的关系也变得越来越糟糕。
年5月，希特勒秘密制定“轴心国”行动，如果意大利军队放弃抵抗，则接管意大利军队的指挥权并占领意大利本土要地。7月19日，盟军架轰炸机空袭罗马，这次轰炸对意大利民众的冲击极大，意大利政府内部绝大多数人认为：必须除掉墨索里尼。
7月24日，意大利“法西斯委员会”举行会议，尽管墨索里尼在会上慷慨陈词，会议依然通过对墨索里尼的不信任案，要求其归还篡夺的权力，将军队归还给国王。7月25日，墨索里尼觐见国王，要求国王严惩反对自己的人，但国王要求墨索里尼本人辞职，并告知墨索里尼他已经任命巴多利奥为新首相，墨索里尼离开后即被逮捕，送往马达莱纳岛。7月26日，巴多利奥将政府内所有法西斯成员解职，宣布解散法西斯党。
当盟军获悉墨索里尼下台的消息后，中断了此前对继续在意大利进攻还是在西欧开辟新战场的争论，艾森豪威尔决定利用北非和西西里岛集结的巨大人力和物力，一举击败意大利。7月26日，美英两国的统帅部也要求蒙哥马利：“为使用现有资源尽早发动进攻，你应即刻制定在萨莱诺湾（意大利本土西南部）实施登陆的计划。”
8月1日，盟军成立参加南部战役的指挥机构，在艾森豪威尔的指挥下，海军继续由英国海军上将坎宁安指挥、空军由特德指挥、陆军由亚历山大指挥。地面部队的第15集团军群，由蒙哥马利的第8集团军和克拉克的第5集团军组成。在作战方案上，决定英国第8集团军结束西西里岛战事后，随即渡过墨西拿海峡，进入意大利本土，目的是吸引德军主力于正面；随后美国第5集团军在萨莱诺湾登陆，向那不勒斯推进。
在意大利，新政府开始两手准备，一方面向希特勒承诺会继续与盟军作战，以防止德国对意大利报复；另一方面秘密与盟军接触，希望意大利最终不是以投降这种屈辱的方式结束战争。8月15日，意大利特使携巴多利奥的亲笔信前往西班牙，拜会英国驻马德里大使，信中写道：“意大利愿意无条件投降……如果意大利能够加入同盟国的话，盟军一旦在意大利本土登陆，意大利政府立即准备加入同盟国对抗德国。”
8月18日，正在加拿大参加魁北克会议的罗斯福和丘吉尔决定，派遣代表与意大利谈判。次日，在葡萄牙里斯本，盟军代表向意大利方面提出：“意大利立即停止军事行动，海军和空军向盟军指定位置集结接受盟军的指挥，撤回在各个战场的意大利军队，盟军有权使用意大利的机场和军事基地，”并限意大利方面10日内答复。意大利方面考虑到德军已经实际掌控意大利，意大利可以在盟军登陆意大利本土的当天宣布投降。
希特勒得知墨索里尼被逮捕后，也采取了防范措施，他命令隆美尔在意大利北部阿尔卑斯山集结部队，做好进军意大利的准备。8月16日，在希特勒的命令下，隆美尔的8个师进入意大利北部山区，随时可以支援南线的凯塞林。
年9月3日凌晨4时30分，英国第8集团军的2个师在墨西拿海峡实施登陆，登陆部队一路畅通无阻，7天推进公里。9月8日，搭载美第5集团军（美英各一个军）6个师的舰队抵近萨莱诺湾准备分两路登陆。在登陆前，艾森豪威尔通过无线电广播了停战通知：“意大利政府已经命令其军队无条件投降。联合国家和意大利武装部队之间的敌对行动立即终止。现在，所有采取行动把德国侵略者从意大利国土上驱逐出去的意大利人都将得到联合国家的援助和支持”。2小时后，意大利首相巴多利奥元帅通过罗马电台宣布了停战宣言。
意大利与同盟国的停战协定公诸于世后，德国即付诸实施数周前准备的反措施“轴心国”方案：“解除意大利军队的武装，接管意大利的所有政权机构和通信设施。”该方案规定：“击败意大利摩托化军，将在意大利本土、法国南部的意第4集团军和东南欧的意第2、第9、第11集团军解除武装、俘虏或解散，尔后占领罗马，并向意大利增调10个德国师。”
9月8日夜，德军包围罗马。意大利政府及王室乘2艘驱潜快艇离开罗马。9月10日，德军在与意军进行小规模短促战斗之后占领罗马，并接管梵蒂冈城。德国宣称，意大利北部、法国南部和巴尔干国家的意大利部队已经投降。同日，意大利政府及王室成员到达盟军占领的意大利布林迪西地区，迅速成立起反法西斯的意大利政府机构。两天后，德国伞兵小分队在党卫队斯科尔策内上校的指挥下，搭乘运输滑翔机在意大利阿布鲁齐山脉大萨索峰顶的旅馆附近降落，救出被拘禁在那里的墨索里尼。看守墨索里尼的意大利宪兵人数分钟内全部投降。9月14日，墨索里尼在拉斯腾贝格“狼穴”大本营与希特勒会面，充当了设在意大利北部的傀儡政府首脑。
在萨莱诺湾，盟军的进展并不顺利，登陆伊始就遭到德军的猛烈炮击，当天，北路的英军（第46、第56师）在遭受重大伤亡的情况下，向陆地推进3公里；南路美军（第36师）在没有舰炮和飞机的支援下，至当晚向前推进8公里。
9月13日，登陆的部队的进展仍然不大，德军集中5个师和辆坦克向盟军发起反击，在德军强大的攻势下，第5集团军司令克拉克曾经要求部下拟定撤退计划。14日，盟军地中海战场的飞机全部出动，向德军及其运输线发动袭击，海岸停泊的舰船以猛烈、精准的炮火阻止了德军向海滩的推进。至16日，盟军终于在亚平宁半岛建立了稳定的阵地。此战，第5集团军伤亡1.5万人，德军伤亡0人。
9月29日，艾森豪威尔与巴多利奥在马耳他海域的英国“纳尔逊”号战列舰上，签署《意大利投降书》。年10月13日，意大利政府对德国宣战。
10月1日，希特勒同意凯塞林的意见，在罗马以南地区、沿亚平宁半岛最窄处构建一条冬季防线（“古斯塔夫防线”），这条防线从那不勒斯以北的地中海沿岸起，经加埃塔、卡西诺山直到亚得里亚海滨的奥尔托纳，横贯意大利中部。它由大量的钢筋混凝土工事和雷区构成，凯塞林企图在此坚持数月，为德军调整争取时间。
11月15日，盟军第15集团军群司令亚历山大命令部队暂时停止进攻。
此后，艾森豪威尔和蒙哥马利先后离开地中海战区前往西欧，准备在法国登陆的霸王行动，地中海战区司令由英军威尔逊上将接任，第8集团军由利斯特接任，第8集团军所属部队也纷纷被抽调，改由印度、法国、意大利和新西兰国家的部队充实到第8集团军中。
年初，在丘吉尔的一再坚持下，盟军决定突破古斯塔夫防线，攻占罗马，尔后向意大利北部推进。经过调整，盟军第15集团军群拥有19个师又4个旅，分属美第5集团军、英第8集团军和英第5军。支援飞机0架，舰船艘。
第15集团军群司令亚历山大企图以第5集团军在正面发动进攻，第8集团军在亚德里亚海沿岸推进，另外以2个师的兵力，在地中海沿岸距德军防线公里远的安齐奥发动两栖登陆战役，切断德军的交通线，从而迫使德军主动撤出古斯塔夫防线。
年1月17日，为掩护盟军的两栖登陆，美第5集团军对德军防线发起正面进攻，右翼美第86师被德军重创，19日第5集团军退回原阵地，尽管美军没有取得进展，但他们成功地调动了德军的预备队前往防线正面。
1月22日，美军卢卡斯少将指挥的美第6军在安齐奥登陆，由于德军完全没有预料到盟军会在这里登陆，所以沿岸仅有2个营的部队防守，而且没有进入戒备状态。2天后，3.6万部队全部上岸，并建立了纵深11公里的滩头阵地。但卢卡斯没有继续向内陆推进，进而切断德军补给线依赖的第6、第7号公路，而是在滩头阵地等待重型装备到达。当卢卡斯的装备上岸，兵力也增加到4个师后，德军已经调集6个师并在正面建立了一条新的防线。2月16日，德军向登陆部队反击，盟军完全处于被动挨打的局面。2月23日，卢卡斯被第5集团军司令克拉克解职。
为缓解安齐奥方向的压力，美第5集团军继续向古斯塔夫防线轮番进攻，至3月底，美第34师、新西兰第2师、印度第4师的进攻均被德军击退。
5月11日，盟军实施“王冠”计划，在安齐奥滩头的6个师和古斯塔夫方向的盟军同时向德军发动进攻，企图突破德军的防线。当晚，多门火炮向德军阵地轰击，随后部队开始进攻，至17日晚，古斯塔夫防线被盟军突破，凯塞林命令部队撤退。
5月30日，第5集团军突破德军“凯撒”防线。6月4日，第5集团军进入罗马。凯塞林命令部队在罗马以北公里的地区，重新构筑“哥特防线”。直到二战欧洲战场结束，盟军和德军鏖战于此，在这期间，双方的指挥机构均进行了调整，凯塞林因车祸负伤，德军由黑廷霍夫继续指挥，第15集团军群司令亚历山大被提升为地中海盟军司令，他的位置由美第5集团军司令克拉克接替。