1941年12月美国对日本宣战后，希特勒改变了避免公开对美国采取军事行动的政策。12月9日，德国海军作战部取消了关于有克制地对付美国船只的决定，不再限制针对美国商船和军舰的一切行动，允许潜艇在西经26°范围以外的大西洋任何海区、包括泛美安全区内搜索和攻击所有目标。从此，德国海军在大西洋交通线上开始了无限制的潜艇战。
德军统帅部认为，美国参战必然会大大增强同盟国的战争力量，然而，德国海军只要不断打击同盟国至关重要的大西洋海上运输线，就可削弱其战争力量。而达到这一目的的最有效的手段则是潜艇。基于这一认识，德军统帅部决定，1942年以后的海军作战，应不断加强潜艇进攻，消灭穿梭于大西洋上的同盟国护航运输队，制止盟军兵员与装备的增长。据此，德国海军进一步规定，潜艇舰队的主要任务是从事“吨位战”，尽可能利用潜艇作战的有利条件，在最短期间内使同盟国在船舶吨位上的损失超过其造船吨位，以达到削弱同盟国运输能力、瘫痪其海上运输的目的。德国潜艇舰队司令邓尼茨强调：“今天击沉比将来在1943年才击沉要有效得多。”
基于上述考虑，德军统帅部和德国海军计划扩大大西洋的作战区域。1941年12月12日，德国决定发动“击鼓”战役，派遣潜艇深入美国沿岸发动袭击。
德国潜艇指挥官为了满足不断扩大的作战需要，德国进一步加紧潜艇的制造与部署。1942年1月，德国海军拥有266艘潜艇，其中参加作战的101艘潜艇中有约50艘集中在大西洋战场。到6月，德国海军潜艇总数增加到331艘，投入大西洋交通线上的潜艇近100艘。此时，德国每月可平均生产18.5艘潜艇，超过了月平均损失7.1艘的数量。德国海军计划年底将服役潜艇增加到400艘（实际上只有386艘）。同时，德国潜艇质量也不断提高，以燃气轮机为动力的“瓦尔特”新型潜艇试验成功，水下时速可达23海里。潜艇还装备了TS式电动和自导鱼雷，射程可达594米，时速25海里。
1942年3月，德国开始使用被称为“乳牛”的大型输油潜艇，在海上为潜艇加油。这种输油潜艇载油430吨，可使12艘中型潜艇在海上逗留的时间增加4个星期，或使5艘大型潜艇的逗留时间增加8个星期。有了这种“乳牛”，德国潜艇可以深入大西洋的任何海区，作战能力和参战率均有较大增长。意大利在大西洋战区部署了90艘潜艇（包括训练艇）。德国也有一些大型水面舰艇部署在大西洋交通线上实施袭击作战。
大西洋海上交通线是同盟国的生命线。保证这条交通线的畅通，在同盟国的战略计划中占有极重要的地位。它关系到英国的生存安危，也关系到在欧陆直接反击德国的进攻战役能否成功。但是，到1941年年底，这条运输线的状况非常糟糕。由于德国实施海上破交战，英国物资进口量由战前的5000万吨降至1940年的4240万吨，1941年则降至3050万吨。英国海军大臣达德利·庞德海军上将惊呼：“如果我们在海战中失利，我们就将输掉整个战争。”
1941年12月，美英召开阿卡迪亚会议，在“先欧后亚”战略的指导下，确定了1942年在大西洋和欧洲的战略计划，规定首要任务是集中主要力量保证大西洋的海上交通。美英在阿卡迪亚会议后，及时调整了各自国内的体制和政策，加快了合作步伐。美国调整了国家军事指挥机构，成立了与英国参谋长委员会相对应的参谋长联席会议。
1942年2月6日，在华盛顿成立了美英联合参谋长会议，负责制定和指导美英联盟大战略，从而奠定了美英在大西洋战场联合作战的坚实基础。与此同时，美国海军进行了改组，金海军上将接任海军作战部长；尼米兹海军上将接任太平洋舰队司令；英格索尔海军上将接任大西洋舰队司令。鉴于海军作战部长和美国舰队总司令职责分工混乱，1942年3月，罗斯福总统将两个职务归并，由金上将统一指挥。海军作战部把原属行政机构的海军军区，改组成作战指挥机构海疆司令部，指挥在各自管辖海区内的作战，设立了东部海疆司令部、墨西哥湾海疆司令部、加勒比海海疆司令部、巴拿马海疆司令部等。
此外，美英还将1942年保护海上交通的主要任务确定为消灭“空白点”，即对大西洋上未曾顾及的海区实施经常性巡逻，为此，调来了护航航空母舰。
为加强对德国潜艇的作战力量，美英两国的工业体系大规模转向制造用于反潜作战的舰艇和飞机。但由于生产周期所限，这些武器装备在1942年底以前尚不能大量投入战斗。因此，到1942年夏季，同盟国能用于大西洋反潜作战的兵力尚嫌不足，计有美国护航航空母舰1艘、舰队驱逐舰和护航驱逐舰183艘、猎潜艇33艘；英国舰队驱逐舰和护航驱逐舰205艘、护航舰91艘、猎潜艇200艘；美国潜艇39艘，英国潜艇61艘；英国岸基航空兵飞机540架，美国飞机100架。
尽管同盟国将大西洋作战列为1942年作战计划的重点，并采取了一系列措施，但由于美、英国内各自存在一些问题，双方未能及时进行有效的合作。
1942年，正值英国针对苏德战争、太平洋战争的爆发和美国参战的形势，调整和改组国家战时体制的转换阶段，制度上有待进一步完善；英国内部海军和空军为飞机的分配问题发生激烈的争论，国内“对空军的潜力估计过高”，导致把海防司令部所属轰炸机都调给空军，新飞机也全部分配给空军，海军航空兵为即将服役的31艘护航航母争取战斗机大费周折，明显地影响了海军在大西洋的作战。2月中旬，德国海军大型水面舰艇编队突破英吉利海峡的作战，“充分暴露了英国皇家海军航空兵突击力量的效率低下”。另外，美国为英国建造的新的快速护航舰只迟迟不到位，也导致了英国海上的护航舰只比较缺乏。
美国虽然参战，并且同意在大西洋战场投入海军主要兵力承担护航责任，但是珍珠港的灾难性打击，德国潜艇在美国海岸的威胁，牵制了美国海军主要力量，它不得不把护航舰艇和飞机集中到本国沿海地区。事实上，战争初期，美国国内并没有完成全面战争准备，战时体制刚刚建立，军队的统一指挥问题尚未彻底解决，海军对“先欧后亚”战略“不是全心全意地表示赞同”。海军指挥体制重叠，海军战略、战役指挥编制内均未设置反潜机构。在东部海疆区尚未组织好对潜防御，沿岸和商船没有实行灯火管制，配置在各海疆军区和基地的海军轻型兵力数量有限，没有进行保护海上交通线的演练。
总之，处于调整阶段的美英海军在大西洋战场并不占据优势，双方在战略相持条件下，围绕交通线上的制海权展开了激烈的争夺，同盟国付出了巨大的代价。
早在1941年12月9日，德国向美国宣战后，德国海军开始向美国沿海发动“击鼓”战役。1942年1月，德国5艘“王牌”潜艇（后又陆续增派到10艘）从比斯开湾出发，横渡大西洋，开始对美国哈特拉斯角至圣劳伦斯湾之间航运展开“重点打击”。企图瘫痪北美大西洋沿海的交通线，减少运往美国东海岸工业区的石油和其他原料，逐渐向墨西哥湾和加勒比海渗透，使同盟国的护航兵力达到最紧张的程度，消耗其商船吨位70万吨以上，以迫使同盟国妥协。
1月12日，德国潜艇“U-123”号在科德角以东300海里处用鱼雷击沉英国客轮“赛克皮洛斯”号。14日，德国潜艇在哈特拉斯角击沉巴拿马油船“诺内斯”号。15日，击沉英国油船“科因布腊”号。18日，击沉美国油船“阿兰·杰克逊”号。19日，击沉加拿大3艘商船。随后，德国又向美国海域派出3艘大型潜艇，从亚速尔群岛方向也抽派7艘潜艇前往作战。它们在纽芬兰、卡罗来纳角、布雷顿角等海域都实施了单艇机动作战。黄昏之前，潜艇一直潜伏在近海水域，黄昏之后，便半露于水面向目标接近，以鱼雷和炮火攻击目标。德国潜艇日益大胆的作战行动，严重破坏了同盟国的海上交通线，同盟国商船损失惨重。1月份，德国海军出动54艘次潜艇，先后击沉同盟国运输船23艘14万吨，2月份击沉10.3万吨，3月份击沉15.9万吨，而德国则没有1艘潜艇被击沉。美国海军自己也承认，1942年德国潜艇在大西洋沿岸给美国造成的损失，等于破坏了其6个大规模军事工厂。
巨大的损失震动了美国、英国和加拿大。3月，美国海军总司令部成立了防潜处，负责全面的防潜工作，加强对防潜人员的培训、防潜武器的研制。4月1日，东部海疆区建立起局部护航体系。4月18日，开始在沿海地区实行灯火管制。4月1日，在沿岸交通线上，以现有的护航兵力白天为运输队护航，夜晚在港口或隐蔽锚地进行警戒，以交接形式把运输队一站一站地护送到目的地。由于有了新建造的和退役后又重新启用的驱逐舰，以及从北大西洋护航队和大西洋舰队抽调的护航舰只，5月份，美国大西洋舰队司令英格索尔和东部海疆区司令安德鲁斯组建了一批实力较强的沿海护航队，沿岸19个机场300多架飞机也投入反潜作战。5月中旬，又成立了隶属海军总参谋长的护航航线处，在整个东海岸建立起完整的护航体系，并很快扩大为近海护航体系，对护航运输队实施空中掩护。从5月下旬起，美国海军基本上保障了关塔那摩—哈利法克斯、纽约—基韦斯特、纽约—哈利法克斯航线的安全。5月份，同盟国在北美东部航线上被击沉的船只，从4月的23艘降至5艘，6月份损失13艘，7月份仅损失3艘。于是，从5月开始，邓尼茨把潜艇游猎区转向墨西哥湾和加勒比海。在这些海区，美国尚未建立起有效的护航体制，5月份，被德国潜艇击沉41艘船只，共22万吨。1942年6月，德国潜艇在墨西哥湾、加勒比海及其接近路上击沉的船只比每月在北大西洋所有战区击沉的还要多。7月，美国海军把护航体系扩大到墨西哥湾和加勒比海域，并开辟了4条新航线。这样，德国一部分潜艇又转向巴拿马至里约热内卢海域袭击同盟国交通线。邓尼茨将第一批新型“乳牛”级1700吨的补给潜艇也投入这一海域，延长了潜艇在这些海域的作战时间。8月中旬，10艘德国潜艇进入巴西海域，“U-507”号潜艇在巴伊亚附近海域击沉5艘巴西货船，巴西政府遂于8月22日对德国宣战。这使得同盟国向南美海域扩展护航体系显得更为重要。于是美国对近海护航体系进行了重要改组，决定由南大西洋舰队组成护航兵力，建立起健全而灵活的分段护航体制。邓尼茨认识到德国潜艇在美洲海域的第二个“快乐时光”已经结束，下令潜艇重返北大西洋。
同盟国在大西洋的交通线分西段（纽约至西经49°）、中段（西经49°至西经22°）、冰岛段、东段（西经22°至北海峡）等4段护航。由于缺乏护航加油船和护航舰艇，护航舰只在整个航线上需要替换2～3次。而且，快速护航运输队和慢速护航运输队以及进行分段护航，需要78艘驱逐舰和156艘驱潜快艇，其他战场也需要大量护航舰只。但1942年同盟国造船业仍不能满足对护航舰艇的要求，因此，北大西洋航线上的运输队往往得不到充分的护航。
7月19日，邓尼茨下令把作战重点转移到北大西洋。在该海域，德国海军采取了不同于北、中美洲的潜艇战术。由于北、中美洲海域的作战距离较远，补充较难，靠近同盟国海岸，海区情况复杂，不宜集中使用大批潜艇，因而，德国海军采取的是单艇机动攻击战术。而北大西洋的海域辽阔，同盟国运输船队在海上滞留时间较长，便于德国潜艇集结隐蔽和发动连续的集团攻击，因此，德国海军在北大西洋作战中采取了所谓“狼群”战术，即在同盟国运输船队可能经过的海区，集结多艘潜艇设伏，发现目标即咬住不放，群起攻击，直至运输船队全军覆灭或进入同盟国反潜力量较强的区域为止。此时，德国已具有较大兵力实施这种战术。邓尼茨手中拥有300多艘潜艇。9月，德国在大西洋参战的潜艇第一次达到100艘，在作战海域的潜艇由原来的20～30艘增至40艘，组成艇群部署在北大西洋中部“黑色陷阱”的东西两端，建立起1～2道巡逻线，彼此相距50～100海里。担任侦察幕的各艇间距30～40海里，几乎等于潜艇发现护航运输队距离的2倍。一旦中央巡逻线发现目标，就可以迅速集中15～20艘潜艇，给同盟国护航运输队以沉重打击。
1942年9月，由10～12艘潜艇组成侦察幕和18～20艘潜艇组成突击幕在北大西洋活动。9月11日，侦察幕中的“U-133”号潜艇发现同盟国护航运输队，进行尾随跟踪，并通过岸上潜艇指挥部不断地把护航运输队的情报发给突击部。黄昏后，5～6艘潜艇迅速向护航运输队集中发起鱼雷攻击，一直持续到第二天拂晓。如此，连续3个夜间进行了攻击，直到护航运输队进入英国沿岸的防潜区为止。
1942年8月～10月，同盟国被潜艇击沉的运输船平均每月在50万吨以上。
随着德国服役潜艇总数的增长，艇群袭击同盟国护航运输队的活动也更为频繁。它们把主要注意力放在缺乏空中掩护的北大西洋中部，在冰岛与亚速尔群岛之间和冰岛与纽芬兰之间加强了突击艇群和侦察幕的协同作战。
1942年，同盟国共损失1664艘船只（779万吨），其中被潜艇击沉1160艘（626.6万吨）。而在该年，同盟国仅有700万吨左右新船服役。
1943年初，英国海军增加护航舰艇数量，油船开始随运输队航行，随时给护航舰加油。1月下旬，德国海军攻击“NX-224”号护航运输队和“SC-118”号慢速护航运输队，都取得成功。但整个1月份，同盟国被潜艇击沉的运输船吨位下降到20万吨。2月下旬，德国潜艇群对“ONS-166”号运输队进行了一次潜艇战，击沉运输船14艘，所以2月份潜艇击沉的吨位又开始上升（近36万吨）。3月份，潜艇击沉的吨位上升到62.7万吨。3月中旬的一次潜艇战，是第二次世界大战期间规模最大的一次。当时，德国海军集中了38艘潜艇，协同攻击了两支凑巧驶在一起的返航护航运输队“HX-229”和“SC-122”号，在英国海军恢复空中掩护之前，总共击沉其中21艘船只（14.1万吨），而德国海军仅损失1艘潜艇，从而形成了大西洋海战的高潮。
与此同时，希特勒在挪威海域集结了德国海军大型水面舰艇“提尔比兹”号、“海军上将舍尔”号、“吕措夫”号、“沙恩霍斯特”号、“格奈泽瑙”号战列舰和“希佩尔海军上将”号、“欧根亲王”号重巡洋舰，以及17艘潜艇和一些空军力量，在北极海域展开了打击盟国向苏联运送物资货船的破交战。从3月开始，同盟国护航运输队遭到来自空中、水面、水下的攻击，损失与日俱增。3月28～29日，德国潜艇群、飞机和3艘驱逐舰袭击了“PQ-13”号护航运输队，击沉、击伤10艘船只，并击伤了护航的“特立尼达”号轻巡洋舰，德国仅损失了1艘驱逐舰。从3月～6月，德国海军共击沉同盟国“PQ-12”号至“PQ-16”号护航运输队84艘船只中的23艘以及数艘军舰。
德国海军在北极海域的破交战，牵制了英美海军力量。美国海军遂派遣航空母舰“黄蜂”号、新型战列舰“华盛顿”号和“北卡罗来纳”号，以及2艘轻巡洋舰和1个驱逐舰中队参加护航。6月27日，同盟国“PQ-17”号护航运输队从冰岛启航，驶向苏联北部港口。这个运输队包括运输船33艘、油船1艘、救生船3艘，除直接护航的舰艇外，在航行中还由英国海军少将哈密顿率领一支巡洋舰分队（包括4艘巡洋舰、2艘防空巡洋舰、9艘驱逐舰、17艘小型护卫艇）提供护航。在北海还部署了英国航母“胜利”号、战列舰“约克郡主”号和“华盛顿”号，以及3艘巡洋舰和8艘驱逐舰。当大型水面军舰通过挪威沿岸时，在可能经过的航线上还展开了9艘英国潜艇和4艘苏联潜艇。德国为了袭击“PQ-17”号护航运输队，派出一支由战列舰“提尔比兹”号、重巡洋舰“希佩尔海军上将”号和“吕措夫”号，以及数艘巡洋舰、舰队驱逐舰组成的编队。6月底，该编队向北角附近的阿尔腾峡湾转移。同时，德军在同盟国运输队可能经过的航线上展开了大量潜艇，在挪威北部的各机场部署了大量飞机待命。
7月2日，德军飞机开始不断袭击“PQ-17”号护航运输队。德军水面舰艇编队则从特隆赫姆基地出动实施袭击。英国海军上将达德利·庞德命令哈密顿的护航巡洋舰分队高速向西撤离，企图诱开德军水面舰艇编队，而运输船则在巴伦支海散开，各自驶往摩尔曼斯克。失去保护的运输船，遭到机动、灵活的德军潜艇和飞机的轮番攻击。而同盟国重点警惕的德国水面舰艇编队，在7月5日18时许，接近护航队主航线时，遭到苏联海军“K-21I”号潜艇的拦截。苏潜艇鱼雷击伤了“提尔比兹”号，迫其返回阿尔腾峡湾，从而扼制住了德国水面舰艇编队的威胁。同盟国指挥官采取分散航行的方式，在战役指挥上是一个严重的错误，没有发挥护航和支援掩护舰队的作用，反而使德国潜艇、飞机充分发挥了机动优势，致使23艘船只被击沉，损失飞机、坦克等军事物资9.9万余吨。同盟国被迫暂时中止北极海域交通线上的运输。
1942年9月，同盟国有了足够的护航力量为运输队提供掩护时，才恢复通往苏联的北方航线。9月7日，“PQ-18”号从冰岛驶出。同盟国吸取“PQ-17”号的教训，在冰岛加强了护航兵力。运输队共有33艘运输船，护航兵力计有护航航空母舰1艘（搭载飞机15架）、防空巡洋舰1艘、驱逐舰16艘、潜艇2艘和数艘小型舰艇。这是一支武器装备较强的护航运输队。但是，途中仍然遭到德国潜艇和“容克—88”、“亨克尔—Ⅲ”式飞机的袭击。9月13日至20日，护航运输队遭到德军鱼雷机、轰炸机数百架次的空袭，在斯瓦尔巴特群岛附近又遭到德军潜艇的攻击，损失13艘运输船和1艘救生船。由于英国护航兵力强大，德国海军损失潜艇3艘、飞机约40架。德军由于飞机损失惨重，从此不再在苏联北方投入这样大的空军力量了。10月至12月初，同盟国抽调了大量驱逐舰参加“火炬”战役，英国海军部和美国海军部决定派遣有警戒能力的单艘船只，利用冬夜长的特点驶向苏联北部，在被派遣的37艘船只中有9艘被击沉。12月中旬，英、美再次派遣小型护航运输队，采取从冰岛和苏联北部港口交替出发的办法实施护航。护航运输队改代号为“JW-51A”号（16艘运输船、8艘驱逐舰护航），由洛赫伊伍出航，安全抵达苏联北方港口。12月31日，“JW-51B”号（14艘运输船，由15艘英国海军驱逐舰和轻护卫舰、2艘轻巡洋舰护航）驶至熊岛东南约100海里处，遭到德国特混舰队（包括重巡洋舰“希佩尔海军上将”号和战列巡洋舰“吕措夫”号及3艘舰队驱逐舰）的远距离攻击。英国2艘驱逐舰被击沉。德国1艘驱逐舰沉没，“希佩尔海军上将”号也被英国海军巡洋舰击伤。“JW-51B”号运输船队，除1艘巴拿马货船在科拉湾入口搁浅外，都安全到达指定港口。希特勒对1942年除夕的这场战斗非常恼怒。他责令海军撤回大型军舰，并解除雷德尔元帅的海军总司令一职。
1941年8月至1942年年底，同盟国21支北行护航运输队（共有运输船301艘）被击沉53艘，16支南行护航运输队（共有运输船232艘）被击沉16艘，其中一半是美国的船只。此外，英国海军还损失2艘轻巡洋舰、4艘驱逐舰、4艘扫雷舰和1艘潜艇。
1943年的头几个月，几支拥有强大警戒兵力的护航运输队到达苏联北部，只受到轻微的损失。1943年3月至年底，由于大西洋作战的需要，同盟国的护航舰主力都转移到大西洋战场，北极诸海区的航运被迫停止。不过，同盟国在4月份德军从突尼斯撤退以前，已经控制了地中海航线。因此，由美国出发的护航运输队可以沿直布罗陀—苏伊士—波斯湾航线向苏联运送物资。至1943年底，摩尔曼斯克航线恢复航行，护航运输队基本上可以安全航行了。
为了进一步打击同盟国，德国更加重视潜艇战。1943年1月，德国海军更换领导人，由潜艇舰队司令邓尼茨接任海军总司令；同时调整了海军战略，决定造船工业集中建造潜艇，并停止征召潜艇制造业的工人入伍，还将水面舰队的官兵和造船工人近万人转入潜艇后备队。1943年初，德国海军拥有403艘潜艇，其中大中型潜艇占63%，做好战斗准备的约212艘，在北大西洋活动的约40至50艘，在中大西洋活动的有30艘，在美洲沿岸活动的有10艘。7艘大型水面舰艇、14艘舰队驱逐舰、60艘小型舰艇和21艘潜艇被部署在挪威北部海域。意大利少数潜艇也投入大西洋战场。邓尼茨预言，德国在大西洋战场不久即将胜利。
1943年3月，美国、英国和加拿大在华盛顿召开大西洋护航会议，决定：同德国潜艇作斗争是同盟国当前海上斗争中最中心的任务；在潜艇威胁最严重的北大西洋中部集中反潜兵力和武器，并调整同盟国护航体系，采用新的护航时刻表，组建统一指挥的反潜支援队；尤其要加强空中力量，广泛使用护航航空母舰和新式雷达，将护航运输队的反潜作战由单纯的被动防御转为主动的立体搜索和进攻。会上还采纳了英国海军的建议，对各国承担的护航责任进行了重新调整，接受美国海军作战部长金海军上将的方案，由英国和加拿大负责北大西洋的护航，美国承担大西洋中部（哈利法克斯南部港口以南至地中海）的护航和整个护航体系的连结部。护航体系的调整，使同盟国之间的护航行动得到协调，护航兵力的分配更加合理。美英海军用于保护大西洋交通线的兵力有：护航航空母舰22艘、舰队驱逐舰和护航驱逐舰508艘、护卫舰艇222艘、巡逻舰艇380艘、猎潜舰776艘以及扫雷舰等其他舰船近1000艘；英国潜艇70艘，美国若干艘；岸基飞机约1620架，舰载飞机260架。
由于同盟国加强了在大西洋战场的作战兵力，将护航体制从消极防御改为攻势防御，因此，1943年3月下旬，同盟国在北大西洋战场的形势开始出现转机。英国海军西航道总司令马克斯·霍顿海军上将统一指挥以驱逐舰和护卫舰（有时派遣护航航空母舰参加）组成的6支反潜支援舰队，以纽芬兰和冰岛为基地，对德国潜艇展开了更强大、更集中的反击。5月，为了进一步对大西洋海域的反潜兵力实施集中指挥，美国建立了海军第10舰队，统一指挥海疆区兵力、护航兵力和反潜航空兵，并负责制定护航运输队的航线和组织护航运输队的运行。1943年初，美英护航运输队选择了3条新航线：库拉索岛—阿鲁巴岛—英国，库拉索岛—阿鲁巴岛—直布罗陀，纽约—卡萨布兰卡。
德国海军为了查明同盟国防潜的薄弱海区，把潜艇展开在宽大的正面上，主力集结在北大西洋交通线上，在中、南大西洋和北极海区则派遣一些小艇群（每群3～4艘），准备集中兵力在盟军防护较为薄弱的方向取得最大的战果。
英国的驱潜快艇用新型深水炸弹攻击德潜艇2月4日至8日，由6艘德国潜艇组成的侦察幕和20艘潜艇组成的突击幕攻击由纽约驶往英国的“SC-118”号护航运输队。该护航运输队由64艘运输船和12艘护航舰艇组成。护航舰艇进行了顽强的反潜作战，但是，德国潜艇经连续追击，还是用鱼雷击沉了7艘护航运输船只。2月8日拂晓，护航运输队进入掩护力量强大的岸防水域后，德军才被迫停止追击。
德国潜艇在反护航战役中，仍然采用艇群活动方法，编成侦察幕、突击幕，有时甚至编成三道幕，对护航运输队进行跟踪和袭击。从2月中、下旬至3月5日，德国海军聚集了50艘以上的潜艇，在北大西洋一些延长的巡逻线上作战。德国海军潜艇使用“梅托克思”接收装置，能及时发现同盟国护航舰队的雷达搜索，从而免遭袭击，并依靠无线电监听探测同盟国运输队的航线。尽管受到大西洋风暴的影响，德军在3周时间内，仍成功地攻击了几乎所有同盟国“HX”号快速护航运输队和“SC”号慢速护航运输队。
3月上、中旬，同盟国共损失运输船85艘（67艘在护航运输队航行中被击沉，21艘在北大西洋航线上被击沉）。这表明，在德国海军潜艇日益增多的情况下，试图通过改变航线来躲避德国海军潜艇的攻击已无济于事。这引起英国海军部对护航体系的担心；护航体系在开始的3年半时间内一直是同盟国在大西洋的战略支柱，而此时“预示英国在海上斗争中要失败”。英国海军部事后记载道：“德军从来没有像1943年3月前20天那样近乎切断新旧世界之间的交通。”英国海军部甚至有人对能否继续把护航队当作有效的防御系统表示怀疑。
在这次潜艇战高潮之后，同盟国下决心调整护航兵力，经常用航空母舰加强护航运输队的警戒，或用岸基飞机担任护航。3月下旬，英国马克斯·霍顿海军上将组织的支援舰队投入反潜作战后，发挥了巨大作用。同盟国6个支援舰队与护航舰群密切协同作战，当护航舰艇进入空中掩护缺口时，支援舰队便去进行支援，对大西洋中部德国海军潜艇予以更有力、更集中的反击。支援舰队中单独行动的驱逐舰和护卫舰可以对德潜艇穷追不舍。在3月最后的10天里，这些支援舰队显示了作用。3月21日，“S-123”号和“HX-23”号运输队在费尔韦尔角东南的“空中缺口”，碰上了德国强大的“安康”潜艇群。26日傍晚，“SC-123”号运输队的几艘运输船驶入该艇群中间，被德国“U-564”号潜艇和“U-663”号潜艇发现。由于“U一663”号潜艇很快被第3支援舰队的高频测向仪发现，未及报告运输队的航向和航速，就被支援舰队逼入水中。当迹象表明“SC-123”号运输队周围再没有任何潜艇时，该支援舰队又全速回返去接应随后而来的“HX一230”号运输队。邓尼茨命令南边的“鲍鱼”潜艇群（28艘潜艇）全速北上去攻击“HX-230”号运输队，结果又被支援舰队的高频测向仪发现，受到驱逐舰驱赶而撤退。
由于盟军航空兵给德国潜艇造成的损失增加，德国海军采取了一系列措施以加强潜艇的自卫能力。例如，在潜艇上装备了四联装高射机枪，改进了37毫米高射炮，装备了干扰雷达工作的装置，并在某些潜艇的船体和指挥室上覆盖一层专用物质，以便部分地吸收电磁波。此外，还改进了技术观察仪器，装备了无声自导鱼雷。与此同时，德国海军对反护航战役战术也进行了调整，采用了一系列新的进攻战术和规避方法。然而，这些新方法未能扭转德国潜艇战的被动局面。同盟国保护交通线的兵力和装备，在数量上，尤其在质量上远远超过了德国的进攻兵力。美英的飞机和水面舰艇装备了新的完善的厘米波和分米波雷达，航程和续航力增加，声纳器材也有了进一步发展，护航运输队航行队形的配系和整个护航勤务都得到了改进。同盟国横渡大西洋的护航运输队几乎在整个航行途中都有航空兵和护航舰艇群掩护，尤其是加强了直接护航舰艇和飞机的突击力量，使没有空中掩护、缺乏其他兵力协同的德国潜艇无论昼间或夜间都难以从水面接近，不得不从水下接近护航运输队。由于水下航速较低，极大地影响了德国潜艇的作战效果。
3月下旬，同盟国在大西洋被击沉的船只由3月份的92艘、53万余吨，降至4月份的45艘、25万余吨。5月以后，损失显著减少，而德国潜艇却损失惨重。据统计，1943年1至3月，德国每击沉同盟国商船10万吨，要损失3.8艘潜艇；4至6月，则增加到10.5艘。4月上旬，由于德国只有1艘潜水油船能保障潜艇供油，加上一批潜艇要进行检修，因此在大西洋作战的潜艇数量有所减少。
4月起，美国加强了大西洋海区的空中力量，从太平洋战场抽调大量“解放者”式轰炸机投入北大西洋海区作战，使这一海区超远程飞机的数量，由3月底的20架上升到4月中旬的41架，5月份达到约70架。这些飞机分别以北爱尔兰的巴利基利、冰岛的雷克雅未克、冈迪亚和纽芬兰的阿根夏机场为基地，活动半径（600～800海里）逐渐覆盖了费尔韦尔角东南大西洋上的“空中缺口”。这样，同盟国随时都可以派遣飞机在空中指挥火力支援舰队作战，使德国海军潜艇难以进行“狼群”战。4月28日至5月6日，德国海军潜艇“椋鸟”群（15艘）、“啄木鸟”群（19艘）、“画眉鸟”群（13艘，后增至17艘），在对“ONS-5”号护航运输队的连续作战中，虽然击沉13艘运输船，但自己损失6艘潜艇，另有4艘潜艇遭重创。在以后的14天中，德国“易北河”潜艇群（18艘）、“莱茵河”潜艇群（12艘）、“多瑙河”潜艇群（17艘）和“摩泽尔河”潜艇群（21艘），在对“SC-129”号、“HX-237”号、“SC-130”号、“ONS-184”号和“HN-239”号护航运输队的作战中，损失也很严重。在5月的作战中，德国海军118艘潜艇被击沉38艘，损失率达30%。如果说，以前损失1艘潜艇可击沉对方10万吨位的舰船，那么，5月份只能击沉1万吨位。正如邓尼茨在5月24日的战争日记中所写的：“5月份到目前为止，我们的损失已到了无法容忍的地步”。鉴于潜艇损失严重，德国海军决定暂时停止潜艇在北大西洋的作战，除一些储油量小的潜艇仍留在这一海区外，其他潜艇全部撤到了亚速尔群岛西南海域。
德国海军在大西洋战场的退却，标志着战争爆发以来同盟国和德国围绕大西洋交通线的斗争出现了重要转折。邓尼茨认为，“发生了根本的变化”。双方力量对比清楚地表明，同盟国在大西洋战场完全占据了优势，掌握了制空、制海权，能够在北大西洋交通线，尤其在不列颠群岛西部和比斯开湾集中护航兵力，能主动限制德国潜艇在大西洋的活动范围。德国潜艇实施的“吨位战”宣告破产。
面对大西洋海战出现的转折局面，德军最高统帅部决定在大西洋战场以适当的方式继续坚持潜艇战，即使不能达到“吨位战”的目的，也要在战略上有效牵制同盟国海空军力量，支援其他战场。
为了尽可能加强潜艇战，德国海军一方面改变潜艇战战术，将潜艇部署在中大西洋、加勒比海、墨西哥湾海区。将原来在200～300海里正面的大艇幕作战改为3至4道短艇幕，依次展开在航线上，由航空兵担任搜索，引导潜艇攻击目标。另一方面加紧研制新式潜艇，改进原有的潜艇装备，试图通过潜艇技术的突破，取得对盟军水面舰艇的优势。德国海军总司令部设计处和政府装备部集中力量，组织新型“瓦尔特”潜艇迅速投产。每艘潜艇都装备了可伸缩的通气装置，可一直在水下潜航，使盟军雷达测位器不易搜索到目标。在潜望塔四周装备了保护物质，干扰雷达的探测，潜艇的防空武器也得到了加强。德国海军企图通过一系列的调整，重新恢复并加强在大西洋交通线上的潜艇战。
1943年秋，德国潜艇重返北大西洋航线作战。据德国统计，潜艇发射的声自导鱼雷60%命中目标，9～10月，击沉同盟国和中立国船舶吨位开始上升，被同盟国击沉的潜艇由7～8月的62艘降至9～10月的36艘。
德国新式潜艇对同盟国交通线的威胁，迅速引起同盟国的注意。针对声自导鱼雷，同盟国军舰和商船装备了“福克斯”声波诱雷器，航空兵以双机或小队方式进行搜索、警戒，迫使德国潜艇下潜，反潜舰艇装备了24管发射炮，发射装有撞发引信的深水炸弹，在运输船附近海域给德国潜艇造成较大的威胁。
在大西洋海战的第三阶段，同盟国在反潜兵力、技术和战术上始终保持优势，使德国在潜艇武器装备上的优势以及采用的新战术只能短时间奏效，很快就被同盟国的反潜优势所制约，并且付出很大的代价。11月，德国在北大西洋交通线上击沉14艘同盟国运输船，但己方也遭到盟军的有力反击，损失了18艘潜艇。这表明德国的潜艇战出现负增长的新迹象，同盟国船舶吨位损失逐渐减少，德国潜艇损失增多。它标志着1943年5月大西洋海战出现有利于盟国的转折之后，德国海军重振潜艇战的努力到1943年11月也彻底失败。从此，德国在大西洋战场的潜艇战处于维持局面，美英完全掌握了大西洋战场的主动权。