到2月24日，多国部队实施地面战役的条件已经成熟。经过38天的空中打击，孤立了伊拉克的领导集团，严重削弱了伊军有效实施进攻和防御的作战能力。到地面战斗发起之前，多国部队共出动作战和支援飞机近10万架次，发射巡航导弹323枚，其中35枚为空射巡航导弹。在出动的全部飞机架次中，执行攻击性作战任务的飞机超过60％。在多国部队空中力量的全方位打击下，科威特战区的伊拉克部队损失巨大，其指挥与控制系统基本上被摧毁。一些军、师、旅指挥官与伊军总部失去了联络。伊军为支援科威特战区而部署的装备与补给有相当数量已被摧毁，后勤运输线遭到严重破坏。第三阶段对战场部队实施的遮断作战，沉重打击了伊军士气，其开小差的比例日益提高。截至多国部队地面作战行动发起前，由于开小差、供给不足和空袭造成的伤亡，伊拉克前线各作战部队的战斗力已下降约50％，伊军后方部队的战斗力也下降了25％以上。因此可以说，多国部队历时38天的对伊全方位空袭，确保了以解放科威特为主要目标的地面进攻作战得以顺利进行。
为地面进攻而进行的空中支援
在地面进攻作战进行的4天中，多国部队的空中力量仍对伊拉克境内的各类目标保持强大压力。战略空袭仍在伊拉克和科威特全境继续进行：英国皇家空军的GR-1飞机和“掠夺者”飞机由F-4G战斗机护航，轰炸了泰利勒和杰利拜机场的加固飞机掩体；一支由F-16和F-4E战斗机组成的庞大编队在F-15、EF-111和F-4G的护航下，攻击了伊拉克北部的摩苏尔军事研究与生产设施；一批F-15E战斗机始终保持地面警戒和空中飞行警戒状态，随时准备在联合监视目标攻击雷达系统和其他监视系统发现“飞毛腿”导弹时迅速出击；B-52战略轰炸机重点轰炸了伊拉克南部的伊军指挥、控制与通信基地。与此同时，数量更为庞大的多国部队作战飞机担负了地面战斗的战场支援任务，具体行动如下：
（一）空中遮断行动
到地面进攻开始时，多国部队对科威特战区伊军交通线实施的空中遮断行动已摧毁了伊军后勤系统的关键部分，伊军补给品的运送降到了最低水平，前线各部队的补给严重匮乏。地面战斗开始后，多国部队的空中力量除派出部分兵力对伊军进行骚扰、迟滞外，攻击重点已转向靠近多国部队地面进攻力量的伊前线部队及其武器装备。当伊军作战部队试图转移阵地、撤退或前进时，由于其行踪被多国部队的侦察与监视系统掌握，因而很容易遭到空中攻击。多国部队掌握着绝对的制空权，可以随心所欲地对地面交战的伊军实施攻击，因而使伊地面部队陷入进退两难的窘境：继续留在原地，会遭到空袭或渐渐逼近的多国部队地面部队的攻击；放弃阵地，又会遭到多国部队空中力量的猛烈打击。
战斗中，可以发射化学弹头的伊军远程火炮是多国部队空中力量打击的重点目标。地面进攻开始前两天，多国部队的空战计划人员应美第7军的要求，将F-111战斗机的攻击对象从共和国卫队转向伊军第47步兵师的炮兵部队，因为这支部队配备了204门重型火炮，远远超过了其装备定额的72门。经过不到一天的空袭和炮击，伊47步兵师许多门火炮被摧毁。36小时后，当美第7军开始排除障碍时，其作业场地附近的伊军火炮几乎没有反应，该军在伤亡极小的情况下完成了排除障碍作业。多国部队发起地面战斗的当天，就有约8000名伊拉克士兵投降，从战俘的沮丧士气中可见多国部队空中打击的显著效果。许多战俘因饥饿而身体虚弱，患病者甚多。
2月26日夜，多国部队监视目标系统飞机发现大批伊拉克军车要从科威特向伊拉克方向行驶。当时，伊第3军正设法向巴士拉方向转移，以免遭到美第1陆战远征部队和阿拉伯东线联合部队的毁灭性打击。不久，该军同占领科威特市的伊军撤退部队挤在了一起，行动受阻。这样，在科威特市以北和以西的道路上到处拥塞着伊军的大批车辆，成了多国部队极易攻击的目标。多国部队空军指挥机构得到这一消息后，立即调动大批空中力量飞往伊军拥塞地区，对地面上的各种伊军车辆进行了反复空袭，攻击行动一直延续到天亮。这次战斗，不仅将伊第3军和从科威特市撤退的伊军的装甲输送车辆摧毁殆尽，而且还大批杀伤了伊军的有生力量，加速了战役的进程。
（二）多国部队的近距离空中支援
在地面战役期间，为有效实施近距离空中支援，多国部队空军、海军和海军陆战队派出了前方空中管制人员和海空炮火联络连，负责选择与确定目标，同时引导飞机实施攻击。此外，美国空军和海军陆战队利用前方空中管制人员与地面部队加强联络，并与其他成员国的地面部队保持联系。如美空军的一位军官始终伴随着埃及第4装甲师，若该师在作战中需要空中支援，美空军的联络军官就会迅速将此情况上报，美空军的战场支援飞机在很短时间内就会到达。另外，美海军陆战队也向东线联合部队派遣了第1海空炮火联络连的战术空中管制组。
在这一阶段的空中支援作战中，确定和标明目标对多国部队的空中力量有效实施近距离空中支援至关重要。位于前方的多国部队空中管制人员利用白磷火箭或激光指示器标明目标位置，使攻击机驾驶员能够发现并攻击隐蔽在工事中的火炮、装甲车辆和部队，从而增强了对科威特战区的伊拉克地面部队的攻击效果。
在地面进攻期间，多国部队的近距离空中支援的采取多架次突击的方式。参加突击的飞机主要由A-10“雷电”攻击机、AV-8B“鹞”式垂直起降攻击机以及F-16“战隼”式战斗机担当，因为这些飞机适于进行近距离空中支援，能在战场附近的前方作战机场起飞。
（三）排障作业
地面战役开始前，位于科威特南部的多国地面部队面临伊军一系列十分坚固的防御工事，这些工事是伊军在多国部队实施“沙漠风暴”行动之前用了5个月的时间构筑的。为摧毁这些防御工事，多国部队空中力量采用了多种攻击方法：B-52轰炸机用M-117炸弹和MK-82炸弹轰炸了伊军雷区；MC-130飞机投掷了7000余公斤的BLV-82炸弹，以超压冲击波起爆地雷；海军陆战队的AV-8B飞机在向雷区投掷油气炸弹的同时，还向伊军堑壕投放了凝固汽油弹，并攻击了抽油站，以引燃原油；F-117A“夜鹰”式隐形战斗机则向伊军输油管和散兵壕中的物资分发站投掷了激光制导炸弹。多国部队空中力量所采取的这一系列战斗措施，为其地面部队顺利突破伊军防御工事奠定了基础。
此外，多国部队空军对伊战略目标的打击一直持续到战争结束。为阻止伊拉克残余空军干扰多国地面部队的行动，多国部队的空中力量再次攻击了伊拉克的各个机场，以免其修复后重新启用。其他攻击目标为伊核生化武器、导弹生产厂和指挥控制与通信设施。在停火之前的最后空袭中，多国部队使用了美专门研制的对付坚固地下目标的GBU-82钻地炸弹，旨在摧毁塔吉附近伊拉克领导人的指挥、控制与通信设施。
随着当地时间2月28日上午8时双方停止敌对行动，多国部队“沙漠风暴”空中突击行动正式结束。
在42天又6小时的空袭中，多国部队共出动飞机11．2万架次，动用了2780多架固定翼飞机。其中，美国空军投入了1300多架飞机，约占多国部队飞机总数的一半；美国海军陆战队投入飞机240架，约占飞机总数的9％；美国海军6艘航母的舰载机400多架，约占飞机总数的16％；其他成员国投入飞机600多架，约占飞机总数的25％。此外，还有土耳其因契尔利克空军基地联合精锐部队的数十架飞机。在整个“沙漠风暴”空袭作战过程中，多国部队仅损失飞机45架，其中战斗损失36架，非战斗损失9架。
二、海上舰炮火力支援及两栖作战行动
海上舰炮火力支援
多国部队舰炮火力支援的任务是配合两栖部队和地面部队作战。为抵御多国部队的两栖登陆，伊拉克军队沿科威特海岸部署了大量的部队和武器，这就为多国部队发挥舰炮火力支援的效能创造了条件。从战场情况来看，最有利于发挥舰炮火力优势的目标区共有以下4个：科威特和沙特阿拉伯边界区；古莱阿角区；谢拜赫北部；费莱凯岛。
多国部队首次实施舰炮火力支援行动是在海夫吉战斗结束后不久。1991年2月4日，美战列舰“密苏里”号在装有高级水雷避碰声纳的“柯茨”号护航下，穿过已开辟的雷区通道，驶至预定火力支援区。随后，“密苏里”号战列舰在美海军陆战队的指挥下，利用舰上的406毫米巨型火炮，猛烈轰击了伊拉克军队C3掩体、火炮阵地、雷达站和其他目标。到6日凌晨，该舰共发射每枚1200余公斤重的炮弹112发。
同日，另1艘美战列舰“威斯康星”号在“尼古拉斯”号护航下驶入火力支援区，以接替“密苏里”号并向伊军阵地继续施加压力。“威斯康星”在第一次射击中，就以11发炮弹消灭了科威特南部的1个伊拉克炮兵连。2月8日，“威斯康星”号又摧毁了海夫吉附近的许多伊拉克掩体和炮兵阵地。此外，在1架无人驾驶飞行器指示目标下，该舰还在此期间攻击了伊岸上的各种设施和伊拉克在沙特沿岸偷袭的小艇。
随着多国部队地面进攻的临近，一直在科威特沿岸对伊军目标实施炮击的“密苏里”号和“威斯康星”号战舰奉命向北转移，以执行战场准备任务。2月21日，2舰到达费莱凯岛南部的火力支援区，随后即用其406毫米火炮袭击了伊军目标。
23日，在多国部队地面进攻开始前夕，“密苏里”号向费莱凯岛发射了许多信号弹，同时，“威斯康星”号在美舰“麦金纳尼”号伴随下驶近科威特海岸。此举旨在吸引伊军注意力，使其相信多国部队即将发起两栖登陆攻击。2月24日，“密苏里”号与“威斯康星”号继续对费莱凯岛进行炮击，给伊拉克人造成大规模两栖攻击迫在眉睫的假象。
当多国部队地面部队突破伊拉克防线时，“威斯康星”号和“密苏里”号战列舰以舰炮火力进行了有效的支援。在“沙漠风暴”的地面作战期间，2舰多次以舰炮火力支援多国部队东线联合部队，摧毁了伊军的一些半地下阵地。2月26日，2舰又支援美第1陆战师行动，摧毁了科威特国际机场的几座伊拉克地下油库。到2月28日停火时，“威斯康星”号和“密苏里”号战列舰共实施炮击83次，发射406毫米炮弹1102发，弹药重约1300吨。在发射的所有弹药中，有30％重创了伊军目标，另有40％对目标造成轻度破坏。
两栖作战行动
根据最初的设想，多国部队拟在科威特海岸进行一次代号为“沙漠军刀”的大规模作战行动，并为此集结了一支庞大的两栖特遣编队。该编队共有36艘两栖舰船、17艘气垫登陆艇和13艘通用登陆艇，海军陆战队队员1．7万人，另有19架AV-8B“鹞”式垂直短距起降攻击机和136架其他直升机。随着“沙漠风暴”空中作战行动的顺利实施，多国部队又对其两栖作战计划进行了重新审定。美中央总部海军司令提出了2点实施“沙漠军刀”两栖登陆行动的不利因素：一是两栖突击将对科威特的基础设施造成大规模破坏；二是正面突击的登陆部队将冒很大风险。考虑到这些因素和其他一些因素，施瓦茨科普夫将军决定：在多国部队地面进攻开始时，暂不进行大规模两栖突击，但要做好准
备，一旦需要，两栖特遣编队要具有在谢拜赫成功进行两栖突击的能力。2月8日，施瓦茨科普夫将军指示，原定在科威特海岸实施大规模两栖突击的“沙漠军刀”计划改为旨在欺骗伊拉克人的佯攻计划。为了使伊拉克人确信多国部队将在科威特海岸登陆，美中央总部司令还指示海军司令部，要建立两栖突击目标区，并开始进行扫雷、舰炮火力支援、夺取制空制海权等攻击前的准备工作。
虽然施瓦茨科普夫将军最终取消了对科威特海岸进行大规模两栖突击的“沙漠军刀”计划，但多国部队两栖特遣编队还是发挥了应有的作用。在“沙漠风暴”行动期间，多国部队两栖特遣编队除了进行演习之外，还实施了5次两栖作战行动。这些行动虽然规模不大，且大都不战而胜，但仍牵制了伊拉克的防御力量，在一定程度上保证了“沙漠风暴”地面作战中主力部队作战任务的顺利完成。
在多国部队两栖特遣编队于1991年1月中旬举行“海上战士IV”演习时，刚刚抵达波斯湾的具有特种作战能力的第13陆战远征分队接到了对科威特海岸外乌姆迈拉迪姆岛进行突袭的预先号令。为支援这次行动，科威特的海军陆战队员被调到“冲绳岛”号两栖攻击舰上，以便在该陆战远征分队向目标区攻击时充当翻译和协助审讯战俘。据战前估计，伊军在该岛上驻有约1个连的兵力，并设有雷达和监听站。然而当1月29日发起进攻时，却发现伊拉克人早巳撤出该岛。担任攻击任务的美第4陆战旅1营C连的步兵乘坐直升机在岛上着陆时，未发现任何伊拉克人。他们迅速搬走了所发现的文件和轻型设备，炸毁了一些伊军的重型装备，尔后便回到两栖特遣编队的舰船上。这次行动虽未能歼灭守岛伊军，但缴获的许多文件却提供了伊拉克在波斯湾北部海域布雷范围的一些情报。
2月6日，美中央总部海军司令下达了攻击费莱凯岛的预先号令。预先号令规定：这次袭击是地面进攻开始前对该岛进行的一次牵制性攻击，两栖特遣编队不要恋战，以便突击后顺利撤出。
2月11日，美中央海军司令部命令两栖特遣编队开始进行攻击的战前准备。次日，特遣编队的指挥官们召开会议，明确了此次袭击计划的最后细节。2月13日，特遣编队司令部向下属各部下达作战方案。该方案要求动用2个连的兵力实施登陆，摧毁岛上伊军的通信设施、雷达站和1个指挥所，并歼灭或俘获岛上的伊军士兵。
