两天后，邻近两个小岛的意军也放下了武器。盟军在登陆前对西西里岛和卡拉布里亚实施了战略轰炸，盟军共出动4000架飞机在登陆前的3周对西西里岛上的机场和设施进行了昼夜轰炸。

1943年7月1日，盟军取得了西西里岛及意大利南部的制空权，德意空军的1400架飞机撤到意大利南中部和撒丁岛。

随后，盟军攻击舰队从北非的奥兰、阿尔及尔等6个港口出发，载送部队前往马耳他岛会合。同时，英国海军出动“无敌”号和“无畏”号航空母舰、6艘战列舰等大型战舰掩护攻击舰队。航空母舰还向希腊方向佯动，迷惑敌人。

1943年7月9日，盟军舰队在马耳他岛东西两侧集结，准备登陆时天气骤变，狂风怒号，恶浪滔天。德意军因此放松了警惕。10日凌晨，空降部队首先发动攻击，美军第82空降师和英第1空降师的5400名官兵搭乘366架运输机和滑翔机从突尼斯出发，飞向西西里岛。

与此同时，巴顿和蒙哥马利指挥的16万美英登陆大军分乘3200艘军舰和运输船。在1000架飞机掩护下，在西西里岛的西南部和东南部实施登陆。海岸意军士气低落，仅进行了微弱抵抗。至中午时分，巴顿和蒙哥马利的部队顺利地登上了各自的目标滩头，并保持着攻击态势。

西西里岛守军在意军古佐尼中将指挥下开始反击，德第15装甲师从岛上西部调到了东岸。以阻止蒙哥马利的英第8集团军向北面的奥古斯塔移动；德军戈林装甲步兵师和意大利的2个摩托化步兵师则向巴顿的美第7集团军发起反击。

同时，德空军出动了481架飞机频频轰炸盟军滩头部队，盟军飞机前来拦截，结果引起一场混战，盟军地面的防空武器不分敌我地进行炮击。激烈的战斗持续了一天，德军坦克几乎推进到距美第7集团军滩头阵地不足2公里处。

盟军对西西里展开进攻的同时。中美军队也在大批军舰的掩护下攻占了科岛，并且在巴丹进行登陆作战。

日军派出2个师团的军队守卫棉兰的滩头，阻止中美联军登陆。但是在中美军队的强大的攻势面前，日军伤亡惨重，战至6月27日，棉兰东南部的滩头阵地全部失守。

28日，中国的两个空降旅在棉兰老岛的达沃城进行空降作战。由于日军主力全部调往沿海作战，所以达沃城里只有区区不到一个步兵联队的守军，很快就被陈锋所部的两个精锐空降旅给干掉了。

随后这两个旅掉头南下，与海岸边的大军一起夹击日军。经过半个多月的苦战，日军的两大师团在棉兰老岛被全歼。

在西西里方面，7月20日，美军不战而克巴勒莫，俘虏意军5.3万人。与此同时，蒙哥马利却在两个重要方向上都陷入困境，他的第13军被阻于卡塔尼亚。而向西迂回的第30军也在阿德拉诺地区徘徊不前。6个师对付不了德军3个师和一些意大利部队。

巴顿和布莱德雷见蒙哥马利受阻，决心变助攻为主攻，抢在蒙哥马利之前拿下墨西拿，一洗英国宣传机器的奚落和咒骂。布莱德雷的美第2军在攻占北部的佩特拉里亚后，迅速调头东进。沿北海岸公路直扑墨西拿。

8月1日，艾伦指挥的美军“大红一师”向特罗伊纳发起进攻。攻击刚开始，艾伦低估了德军的兵力和战斗力，结果伤亡惨重败了下来。德军死守特罗伊纳，与美军殊死搏斗了7天才撤离该城。

8月5日，英第8集团军终于攻克卡塔尼亚，开始沿东海岸公路向墨西拿推进。德军有计划地边打边撤，沿途过河炸桥，并埋下数以万计的地雷。10日，德意部队退到墨西拿附近，由于盟军没有切断墨西拿海峡的计划和行动，4万德军和7万意军用6天7夜的时间，完成了向意大利本土的敦克尔克式撤退。

8月15日，盟军终于攻占了西西里全境，将进攻意大利的前进基地打了下来。在西西里岛登陆战役中，盟军共伤亡22811人，其中5532人死亡，14410人受伤，2869人失踪。德意军伤亡3.3万人，被俘13.2万人，此外还损失坦克260辆，大炮500门，飞机1700架。

这次战役虽然没能消灭德军大量有生力量，但达到了迫使意大利退出战争的政治目的。在战争期间，意大利发生政变，7月25日，墨索里尼被捕下台，他的继任巴多格利奥上台后与盟国进行了秘密联系，试探投降的可能性。