1943年3月，德軍慘敗於斯大林格勒，因而無力顧及突尼斯，這就為盟軍肅清北非殘敵創造了有利的條件。4月，蒙哥馬利的部隊同艾森豪威爾指揮的盟軍對困守在突尼斯城一帶的德意軍隊發動總攻。5月13日，德意殘敵全部投降，北非戰役就此結束。
北非戰役結束後，艾森豪威爾奉命攻占西西裏島，以控製地中海的航線，並迫使意大利投降。這時北非盟軍司令部改稱為西地中海盟軍司令部。當時艾森豪威爾統率下的盟軍，總兵力為47.8萬人，各種艦艇約2600艘，飛機約4000架。德意守軍約20餘萬人，士氣低落，戰鬥力很差。代號“哈斯基”的西西裏作戰計劃於1943年7月10日3時45分開始實施。盟軍利用夜幕和風暴作掩護，登陸相當順利。8月17日盟軍占領了全島。這次戰役為美英軍隊以後大規模登陸作戰提供了有益的經驗。美英聯軍在西西裏島登陸的同時，對羅馬等城市進行了空襲。7月25日，意大利發生政變，墨索裏尼被趕下台。原意軍總參謀長巴多裏奧組織了新政府。9月3日巴多裏奧政府同英美簽訂了無條件投降協定。
1943年是整個世界大戰中轉折的一年。這一年，在蘇德戰場、北非、地中海戰場和太平洋戰場上，反法西斯同盟國都取得了重大的勝利。在此情況下，1943年11月28日至12月1日，斯大林、羅斯福、丘吉爾在德黑蘭舉行了戰爭期間第一次蘇美英3大國首腦會議。會議討論要開辟歐洲第二戰場。會後不久，艾森豪威爾即被任命為歐洲盟國遠征軍最高統帥。關於最高統帥人選問題，英美之間曾進行過爭奪，在美國內部也有種種猜測。但最終因為美軍人數遠遠多於英軍，所以艾森豪威爾被任命為最高統帥。
艾森豪威爾於1943年底離開地中海戰場，返美述職。1944年1月14日抵達倫敦，著手建立歐洲盟軍司令部。經美英兩國聯合參謀長委員會商定，副統帥是英國泰德空軍上將，英國地麵部隊司令是蒙哥馬利上將，美國地麵部隊司令是布萊德雷上將，海軍總司令是英國的拉姆齊海軍上將，空軍司令是英國的馬洛裏空軍上將，參謀長是美國陸軍上將史密斯。
在歐洲盟軍司令部成立之前，英美早於1943年3月就在倫敦秘密成立了一個參謀部，由英國摩根中將領導，負責研究和製定諾曼底登陸作戰計劃，籌集兵員和各種軍用物資。到1944年6月6日登陸作戰時，在英國已集中了39個師，5000餘輛坦克，1.3萬多架飛機，各類艦艇9000多艘。遠征軍總數共有287萬人。其中美軍是153萬多人。盟軍原計劃以諾曼底為登陸地點，登陸正麵為40公裏。艾森豪威爾到任後提出了擴大登陸正麵的計劃，將戰役第1梯隊的兵力由原定3個師增為5個師，登陸正麵由40公裏增至80公裏。當時德國西線守軍為龍德施泰特元帥指揮的“B”、“G”兩個集團軍群，共58個師；海軍用於抗登陸的兵力僅有中、小型水麵艦艇500餘艘和駐在比斯開灣各港口的潛艇49艘，西線空軍僅有飛機約500架。戰役的準備工作很充分，英美空軍從1943年3月起就對德國及其占領國實行戰略轟炸，摧毀和打亂德國軍事、工業和經濟體係。盟軍為了迷惑德國，假意在英國東南部集結軍隊和裝備，對費朗德爾沿岸進行轟炸，擺出準備橫渡加來海峽的架勢，以轉移德國的注意力。為了配合兩棲登陸，艾森豪威爾還決定使用空降部隊。但在登陸之日前一周，戰術空軍司令利馬羅禮突然報告艾森豪威爾，說德軍有嚴密的防禦，使用空降兵將會徒遭損失，力勸總司令撤銷空降計劃。但艾森豪威爾還是冷靜地作出了決定：按原計劃執行。結果空降作戰進行得比較順利，基本上達到了預定目的。事後利馬羅禮立即致函艾森豪威爾，信中說，人一般都是不願意認錯，但他再沒有比這次認錯時更感到愉快。他向艾森豪威爾表示祝賀並對自己的過慮表示歉意。
1944年6月，是英吉利海峽20年來年遇到的風力最大、海浪最高的月份。盟軍原定登陸日為6月5日，由於天氣不佳，艾森豪威爾臨時決定推遲一天。1944年6月6日，曆史上規模最大的海陸兩棲作戰開始了。盟軍2500多架飛機轟炸了登陸地域及其附近地區，100多艘戰艦以猛烈炮火支援登陸，1.7萬餘空降兵在德軍灘頭和防禦陣地後方著陸，第1批17萬名海軍陸戰隊員在諾曼底5個登陸地段突擊登陸。至7月初，美英軍已登陸100萬人。7月18日，盟軍牢固地建立了正麵寬150公裏，縱深13至35公裏的登陸場。7月24日，地麵總攻的準備工作全部完成，攻占法國的第1階段諾曼底登陸戰役勝利結束。諾曼底登陸戰役，對美英盟軍在西歐展開大規模進攻，加速德國法西斯的崩潰以及決定歐洲戰後形勢起了重大作用。為組織和實施大規模登陸作戰，提供了有益的經驗。斯大林於6月13日答《真理報》記者問時指出：“這次行動按其計劃的周密，規模的宏大和行動的巧妙來說，在戰史上還從未有過類似的先例。”“這件事得將為頭等業績載入史冊”。1944年12月，艾森豪威爾因指揮諾曼底登陸作戰有功，獲美國國會新設的陸軍五星上將軍銜。
美英聯軍諾曼底登陸以後，9月15日又在法國南部登陸。法國共產黨和戴高樂將軍領導的人民抵抗運動也迅速發展，卓有成效地支援了盟軍作戰。8月25日巴黎解放。9月1日起，艾森豪威爾對盟軍的指揮係統作了相應的調整，他自己直接指揮大陸上地麵部隊的作戰。艾森豪威爾厲兵秣馬，指揮蒙哥馬利、布萊德雷的幾路大軍同時向德國邊界挺進。1944年11月，盟軍逼近德國西部邊境，多次進攻德國齊格菲防線受阻。希特勒錯誤估計形勢，於12月16日向阿登地區實施反撲，企圖攻取比利時的列日和安特衛普，切斷美英補給線，圍殲其主力，從而迫使英美與德國單獨講和。17日美軍兩個師的陣地被突破。19日淩晨，盟軍高級將領集會於凡爾登，商討對策。這時，艾森豪威爾壓力很大，但還是比較鎮靜。他對部下說：“當前形勢對我們來說，應該看作一個好機會，而不是災難，所以今天應該高興地開會。”巴頓將軍性格暴躁，他叫喊起來：“嗨！我們要有膽量讓這些狗崽子往遠處突進，一直衝到巴黎才好哩。那時我們就真正能把他們一段一段地切開，一口一口地吃掉！”說得大家哄堂大笑，他自己也笑了起來。這時艾森豪威爾回答說：“決不能讓敵人越過默茲河。”25日，德軍向西突入縱深達百餘公裏，情況非常緊急。但是，艾森豪威爾已經采取果斷措施，將被切斷聯係的阿登以北的美軍劃歸蒙哥馬利統一指揮，進攻德軍的北側；命令布萊德雷進擊德軍南側，同時命令巴頓將軍馳援巴斯托克的孤軍。艾森豪威爾還發布告士兵令，以穩定軍心，鼓舞士氣。到24日，美英軍已有60萬人參戰。23日天氣轉晴，雲開日出，占極大優勢的美英空軍發揮了重大作用。1945年初，美英軍隊開始全線反攻，東線蘇軍應丘吉爾之求援，提前發動進攻。1月28日，德軍退回邊境，阿登反攻遂告破產。阿登戰役是第二次世界大戰中西線最大的一次陣地戰。此役德軍損失12萬人，美軍損失近8萬人。艾森豪威爾後來回憶說，這次秋季戰役都是根據他親自製訂的方案進行的，盟軍保持了攻勢，但在各條戰線上都有薄弱部分，給德軍提供了進攻的機會。“如果這個方案應該受到曆史學家指責的話，那麼這個指責應該由我一人承擔。”