1942年上半年，地中海形势显然对英军不利。在地中海各条交通线上，轴心国掌握了制空权，英国舰队被挤在东部海域；6月，英国为解救马耳他岛而发起的“鱼叉”、“精力旺盛”护航运输行动也告失败，马耳他岛面临被占领的危险。轴心国海上运输线的改善，严重影响到英军在北非的地面作战。到6月底，隆美尔军队追击英军进入埃及，其空军占据的机场距亚历山大仅257公里。
1942年7月，英美两国政府就美国积极介入北非地中海战区的军事行动达成协议，制定了从海上攻入北非的“火炬”行动计划，以尽早占领整个非洲。同盟国占领非洲的全部地中海沿岸地区的主要目标，是建立海、空军基地网，赢得地中海的制海权，从而迫使意大利退出战争。而达到这一目标的前提是，保证地中海的己方海运畅通，并打击敌方补给线。两年来的作战已经证明，地中海之战由于远离双方本土，实际上是一场拼实力拼物质的海上补给战。该战以海、空控制权之争为标志，谁掌握制海权、制空权，谁就获胜。为此，英国与轴心国之间展开了一场决定性的争夺制海权的战争。
1942年春季，英国在地中海拥有各类舰艇61艘，其中战列舰1艘、航空母舰2艘、巡洋舰6艘、驱逐舰27艘、潜艇25艘，分编为3个舰队：驻亚历山大港的地中海舰队，驻马耳他岛的K舰队和驻直布罗陀的H舰队。
意大利总共拥有68艘舰艇，外加德国潜艇20艘。相比之下，英国的海军实力略为薄弱，主要表现在潜艇方面。但是意大利舰队没有航空母舰。
英国为保证其北非作战的胜利，开辟了3条交通线为它在埃及的部队提供补给。一条是快速护航船队绕道非洲的海运线，全程长达1.16万余海里；另一条是穿越中非，从塔科腊迪越过尼日利亚和法属赤道非洲到埃及的空运航线；还有一条是通过直布罗陀进入地中海的航线，尽管它航程较短（3097海里），但由于易遭受敌人的攻击，只有在特殊情况下才使用它。
北非轴心国地面部队的补给基地在意大利，向北非运送一次物资只需3天时间。而英国的主要海上运输却不得不绕道好望角，经马达加斯加岛抵达北非，每次航行需3个月。航程虽远，却安全可靠。1942年4月下半月至11月，从英国运抵印度洋各港口的兵员达33.7万人，其中运到中东的约20万人。
自从日本在太平洋和印度洋发动攻势以来，英国一直担心轴心国会在马达加斯加的迭戈—苏瓦雷斯兴建基地。因为从这个基地上，德国或日本的海、空军不仅可以威胁印度和南非，而且还可以打击驶往埃及的英国运输船队。马达加斯加是法国的殖民地，但长期以来英国一直不相信维希政府，尤其在法国将法属印度支那转让给日本之后，英国对维希政府更是失去了信任。为防止马达加斯加落入日本控制之下，英国决定对它发动一次两栖突击，占领迭戈—苏瓦雷斯港。行动代号为“铁甲舰”。
执行“铁甲舰”作战计划的舰艇包括“光辉”号和“无敌”号两艘航空母舰、“拉米伊”号战列舰、2艘巡洋舰、11艘驱逐舰、大批扫雷艇和驱潜快艇，以及15艘载运陆军的运输舰和攻击舰。其中重型舰只全来自H舰队。
1942年5月5日凌晨4时30分，英军第一批部队（第29旅）开始在马达加斯加岛东北部的科雷尔湾实施登陆。下午4时即占领迭戈—苏瓦雷斯城。第二批部队（第17旅）在安巴拉拉塔湾以南登陆，向东部安齐拉纳进军。第29旅先头部队在安齐拉纳以南3公里处受阻。5月6日晚8时，在第17旅的增援下，第29旅发起最后一次突击获得成功。与此同时，英国海军陆战队在法国守军后部实施突袭登陆。5月7日，法军投降。英军占领迭戈—苏瓦雷斯和安齐拉纳，全部伤亡不到400人。法国海军损失大部，其中包括3艘潜艇。4个月后，英军再次登陆马达加斯加，占领其西岸港口、马任加及首府塔那那利佛，以伤亡100余人的代价，完全控制了该岛。
其间，英国第8集团军已将隆美尔军队阻止在阿莱曼阵地前，并根据英国首相及内阁的指示，开始补充、整训部队，以迎击德军即将对阿莱曼的进攻，并准备最后的大规模反攻，消灭德、意军的有生力量，配合盟军的北非登陆行动。随着好望角航线的危险被消除，英国对中东的增援迅速得到加强，大批物资、兵力源源不断地运往北非。
1941年12月，希特勒给地中海战区德军下达指令，规定1942年的任务是：“取得意大利南部到北非之间的制空权和制海权，以保证通向利比亚和昔兰尼加海路的安全，尤其要压制马耳他……切断敌人经过地中海的交通线以及英国从图卜鲁克和马耳他实施的补给。”该指令同时任命凯塞林元帅为德军南线总司令。此外，德军统帅部将第2航空队派往西西里，旨在协同意大利舰队作战，加强对马耳他岛的攻击，对其实施海、空封锁。
为了夺取地中海的制海权和破坏轴心国的海上运输，同盟国开始向地中海区域调集庞大的海空军兵力。到1942年10月，英国在地中海的海军力量大大增长，其舰艇比半年前增加近1倍，总数达114艘，其中战列舰3艘、航空母舰4艘、巡洋舰14艘、驱逐舰63艘、潜艇30艘。而意大利的舰艇仅增加10艘，共计78艘，各类舰艇比半年前只增加2～3艘。
美国航空兵介入地中海战区，使英国能够充分利用航空母舰的战斗机支援海上作战，并为马耳他岛运送飞机。10月11日，德、意空军对马耳他岛发起猛烈攻势，企图一举消灭该岛的空军力量。但由于岛上空军力量大大加强（作战飞机从5月份的23架增加到9月份的169架），轴心国不得不于1周后放弃了这一企图。这时，德国海军的基本兵力已集中在大西洋和北极圈区域，对付同盟国的护航运输船队。在地中海战区，德军只留下15艘潜艇，1943年1月后，潜艇继续减少，轴心国主要依靠加强空军与同盟国对峙。但是，由于德国必须兼顾大西洋及东线战事，同盟国在地中海战区的空军增长速度要大大超过对方，到1943年初，盟军飞机已达3000架；轴心国仅有1700余架。
这样，随着马耳他岛海空军战斗力的逐步恢复，随着该战区同盟国空军不断增强和德意军不断削弱，轴心国的航运损失急剧上升，10月份损失率已达44%。运给隆美尔的3.2万吨的补给品，只运到2万吨；对隆美尔军队至关重要的油料，虽装载上船1万吨，但只有4000吨抵达北非。德意非洲集团军处于弹尽粮绝、油料匮乏的困境，而英国第8集团军则得到充足的兵力、装备及物资补给。在这种两军实力悬殊的情况下，英军向北非德意军发起了阿莱曼战役。战役开始3天后，10月26日，隆美尔寄予极大希望的一支运载汽油和弹药的护航船队被盟军海空军消灭，这对非洲军是一次沉重的打击。没有汽油，隆美尔便无法有效利用装甲部队实施他所擅长的装甲机动战。他被迫多次放弃反击，最终走向失败。
就在蒙哥马利率部向西追击隆美尔溃军之际，盟军于11月8日出敌不意地实施北非“火炬”登陆战役，获得成功。11月11日，希特勒下令“抢在敌军从阿尔及尔进入突尼斯之前建立突尼斯桥头堡”。3个德国师和2个意大利师奉命担负此项任务。为这些部队提供后勤支援的重担理所当然地落在已经不堪重负的意大利海军肩上。
11月12日下午，第一支意大利船队抵达突尼斯比塞大港。该船队由2艘运输舰和5艘驱逐舰编成，装载1000名意军和1800吨的军事装备。意海军立即在突尼斯设立指挥部，由此开始了海上补给战的最后阶段。在该阶段，德意军完全丧失地中海制海权。
趁盟军主力尚未进入突尼斯、英军仍致力于对利比亚提供补给之机（一支从亚历山大港出发的英船队于11月19日安抵马耳他岛），意海军在11月为先行空运抵达突尼斯的5个师运去的油料、坦克、火炮等补品达3万余吨，另运去部队1.3万余人。德意军依靠这些兵员、装备，挫败了盟军迅速夺取突尼斯和比塞大的企图。
与此同时，德、意潜艇在北非沿海也异常活跃地打击同盟国的航运。11月10日，同盟国1艘运煤船和1艘驱逐舰被德潜艇击沉。次日，又有4艘运输船被击沉。自11月中旬起，德国海军组织力量从海上封锁北非的大西洋沿岸地区：在直布罗陀以西展开了25艘潜艇，任务是切断同盟国对已上岸的登陆部队的供应。此外，德军还在西西里岛至突尼斯海岸之间紧急设置两道平行的长120海里的水雷障碍。尽管采取了上述措施，对盟军的地中海航运并未产生严重影响，截至12月份，盟军在地中海仅损失16艘运输船。
随着昔兰尼加落入英军之手，通往马耳他的交通线也畅通无阻了，该岛被围困的状态终于打破。英军再次加强该岛的作战力量，不仅增加了岛上的潜艇和飞机数量，而且开始派驻水面舰艇力量。从1942年12月起，第15巡洋舰分舰队（3艘）、舰队驱逐舰“K”编队（4艘）和第10潜艇区舰队（12艘），开始在那里驻泊。除担任突击任务的巡洋舰和驱逐舰外，在马耳他岛还编组了若干近海舰艇区舰队，它们由炮艇、鱼雷艇和其他小型舰艇组成。
停放在美航空母舰上的飞机另一支由巡洋舰和驱逐舰编成的Q舰队，于11月13日进驻阿尔及利亚的波尼港，这对于负责向突尼斯守军运送补给的意大利海军是致命的打击。波尼是通向比塞大和西西里海峡的前进据点，在战略上控制着撒丁岛以南的水域。它和马耳他岛一道成为盟军手中用以对付西西里海峡的一把钳子。在这种态势下，轴心国对非洲的海上补给线实际处于瘫痪。尽管最后的突尼斯之战尚未开始，非洲的轴心国部队已经是气息奄奄。
盟军的注意力很快便从利比亚补给线转向西西里海峡。马耳他岛的空军部队对该海峡实行一天24小时的空中巡逻，以配合同盟国海军阻止轴心国向突尼斯运送援兵，为彻底消灭德、意非洲集团军创造条件。
12月1日夜，驻波尼的英国Q舰队出航，首次袭击一支意大利护航运输船队。这支船队的4艘运输船满载2000名官兵和数十辆坦克及弹药，在5艘驱逐舰的护卫下向突尼斯驶去。Q舰队（3艘轻巡洋舰和2艘舰队驱逐舰）依靠优势雷达和舰炮，迅速击沉3艘意大利护航驱逐舰，重创1艘驱逐舰。唯一幸存的意大利驱逐舰见势不妙，丢下运输船队仓惶逃走。意大利船队遭到英国Q舰队的猛烈攻击，无一幸免。英舰未受损失。
与此同时，在波尼以北的西西里西面，1艘满载突尼斯守军急需的燃料的意大利油轮被来自马耳他岛的舰队航空兵发现，顷刻间被鱼雷机击中葬身海底。在随后的两个夜晚，又有4艘意大利舰船被同盟国海、空军击毁，其中包括为轴心国船运屡建战功的意大利驱逐舰“卢波”号。
1942年12月，意大利海军和商船队竭尽全力向其北非部队提供补给，运载的货物总吨位达到最高水平——21.2万余吨。但是，其中至少有6.8万吨被盟军击沉，1.5万吨受到损坏，损失率达40%。其中运往利比亚的物资损失率达52%，运往突尼斯的物资损失率也有23%。11月至12月份，盟军在地中海击沉德国和意大利的船舶为106艘，总吨位达17.79万余吨。
盟军占领阿尔及利亚机场之后，1943年1月，美国斯帕茨将军率美军第12航空队加入了地中海作战。他们高速低空轰炸的作战技能，给予意大利海军以沉重打击。至此，盟军在地中海战区已取得决定性的空中优势，作战飞机既可以击沉海上的轴心国船舶，也能对港口和港湾内的敌船实施突击。仅1月份，同盟国空军就出动飞机3000多架次，对港口和公海上的敌国船舶实施突击。同一月，轴心国共出动51艘货船驶往北非，其中11艘被潜艇击沉，4艘被水面舰艇击沉，2艘触上水雷，7艘被飞机炸沉，还有7艘在盟军的空袭下遭重创，损失率高达55%。意大利人懊丧地将通往突尼斯的航线称为“死亡线”。
到1942年年底，突尼斯的德意军依靠抢运来的补给和有利的冬季雨天，暂时迟滞了盟军的推进。利比亚的隆美尔军队却处于日暮途穷的境地，该军每月至少需要8万吨的补给，但在12月只得到2.4万吨，最终不得不放弃的黎波里塔尼亚，于1943年2月中旬退至突尼斯马雷斯防线，据守着这个突尼斯的门户。
盟军从3月恢复攻势后，决定首先拔掉马雷斯防线这个钉子。其间，盟军海、空军再次发挥巨大的优势，狠狠打击敌补给线及运输力量。到3月，盟军已拥有大量美国4引擎轰炸机，可以在白天对西西里岛以及意大利和希腊其他滨海地域的运输船只装载点和护航运输船队编组点进行大规模轰炸。在一次袭击中，22架美国“空中堡垒”式飞机将西西里巴勒莫港的4艘运输船击毁。4月10日，美国轰炸机对停泊在撒丁岛拉马达累纳港的意大利最后2艘重型巡洋舰发起攻击，击沉“的里雅斯特”号巡洋舰，击毁“戈里齐亚”号。
在突尼斯战役初期，轴心国在海上交通线上的平均损失率为25%～30%，到4、5月这最后两个月的损失则尤为严重，高达50%甚至50%以上。至此，轴心国与其突尼斯守军之间的交通线实际上已被切断。在这种情况下，德、意非洲集团军群司令阿尼姆上将向希特勒报告了他缺粮少油料的处境。凯塞林元帅也建议放弃突尼斯，将残存部队撤回本土，但是遭到希特勒的拒绝。
为了鼓舞士气，维持突尼斯守军，轴心国统帅部利用所有可供使用的驱逐舰、鱼雷艇以及运输船向突尼斯运送兵员及补给。4月，被盟军击沉击伤的补给船达60%。就在4月的最后一天，3艘意大利驱逐舰载运军队900人，葬身于大海之中。到4月底，在美国战斗机的有效截击下，轴心国的空运也停止了活动。轴心国不甘心失败，于5月3日夜派出1艘8000吨的大型货船，满载弹药、炸弹和地雷，在1艘鱼雷艇的护卫下向突尼斯驶去。它们在邦角附近被3艘来自马耳他的英国驱逐舰击沉。
5月7日，盟军占领德意军队在北非的最后供应基地——突尼斯港和比塞大港。德意非洲集团军群残部撤往突尼斯北部的邦角，并向总部报告无法再接受船运补给。然而，希特勒仍要求派船增援。当晚，最后3艘德国货船向邦角驶去。它们平安渡过西西里海峡后却找不到可以靠岸卸货的港口，犹豫徘徊之际被盟军飞机炸成碎片。
在突尼斯战役的最后阶段，盟军统帅部预料敌人将会通过海路或空运从邦角撤走，于是，同盟国海、空军在德意军交通线上的作战活动发展成为对海岸的封锁，旨在将轴心国军队全歼在非洲大陆上。为此，护航运输船队暂时停止开往马耳他岛，也不在近海区内活动，全部兵力集中封锁突尼斯的敌军。在这里盟军首次进行了逼近的紧闭封锁，参加封锁行动的驱逐舰、鱼雷艇和小型舰艇在邦角附近分两线成半圆形展开。炮舰则向集中在邦角半岛的轴心国军队开火，并压制向实施封锁的舰艇射击的敌炮兵。盟军轰炸机和战斗机对舰艇实施支援和掩护，歼灭机场和空中的敌机，阻止轴心国残余部队乘运输机撤走。盟军的这一封锁行动，粉碎了轴心国军队从突尼斯撤走的一切尝试。除数百人趁黑夜搭乘小型舰艇逃到西西里岛之外，5月13日，近30万人的轴心国部队向盟军投降，非洲战争胜利结束。
随着整个北非海岸控制在盟军之手，同盟国船运在地中海畅通无阻。尽管德国潜艇仍在暗中活动，但是其数量和威胁都在日趋减少。有时德国空军也袭击同盟国海军，骚扰它在地中海的航运。但是，从1943年5月13日突尼斯的轴心国军队放下武器那一刻起，盟军赢得的地中海制海权再没有丢失，在随后的西西里战役和意大利战役中继续发挥着重要作用。
