Der deutsche General Erwin Rommel bekam deshalb im Februar 1941 den Befehl, mit den zwei Divisionen des Deutschen Afrikakorps den erfolglosen Bündnispartner bei seiner Verteidigung zu unterstützen.

Rommel hielt eine defensive Haltung für unangebracht, stattdessen wollte er angreifen. Am 31. März begann Rommel den Vormarsch. Schon am 10. April standen deutsche Panzer vor der ostlibyschen Hafenstadt und Festung Tobruk, die kurz zuvor noch von den Italienern ausgebaut und dann beinahe kampflos geräumt worden war. Bis zum 13. April unternahm Rommel drei Angriffe auf die Festung, die jedoch alle fehlschlugen. Rommel musste vorerst die Eroberung Tobruks zurückstellen. Auch weitere Vorstöße konnten auf Grund von Versorgungsengpässen nicht durchgeführt werden, sodass beide Seiten zu einem Stellungskrieg übergingen.

Im November 1941 griffen die Briten dann wieder an. Am 26. November erfolgte ein zweiter Angriff, wobei es der Besatzung von Tobruk nun endlich gelang, den Belagerungsring zu sprengen. Am 7. Dezember zog sich das Afrikakorps zur Gazala-Linie zurück. Nachdem Tobruk augenscheinlich einer Eroberung durch das Afrikakorps widerstehen konnte, griff Rommel erst im nächsten Jahr wieder an.

Am 26. Mai befahl Rommel das Unternehmen Theseus mit dem Ziel, Tobruk zu erobern. Nach schweren Panzergefechten gelang es den Achsenmächten, Bir Hacheim am 10. Juni einzunehmen, um dann den Vormarsch auf Tobruk einzuleiten. Am 20. Juni wurden Stadt und Festung besetzt, und Rommel wurde zum Generalfeldmarschall befördert. Im Juli 1942 fand die Erste Schlacht von El Alamein statt.

Das Ziel des weiteren Vormarsches durch Ägypten war der Sueskanal. Kurz vor El Alamein hatten die Briten einen 65 Kilometer langen Verteidigungsgürtel aufgebaut, in dem die deutsche Offensive steckenblieb. Der neue britische Befehlshaber Bernard Montgomery befahl am 23. Oktober 1942 den Gegenangriff (Zweite Schlacht von El Alamein). Das zahlenmäßig unterlegene Afrikakorps musste den Rückzug antreten.

Die Lage der deutschen Truppen in Nordafrika wurde aussichtslos, als am 8. November (Operation Torch) amerikanische Truppen in Casablanca und Algier landeten und somit die deutschen und italienischen Truppen in Nordafrika von zwei Seiten in die Zange genommen waren. Am 13. November fiel Tobruk wieder in britische Hand.

Am 23. Januar 1943 besetzten die Briten Tripolis. Im März und April wurden die Truppen der Achsenmächte in Tunesien eingekesselt (Schlacht um Tunesien). Lediglich an der Mareth-Linie wurde noch erbitterter Widerstand geleistet. Am 12. Mai 1943 – Rommel war inzwischen aus Nordafrika abberufen worden – kapitulierten 150.000 deutsche und 100.000 italienische Soldaten auf der Halbinsel Kap Bon. Die deutsche Bevölkerung reagierte völlig entsetzt auf die hohen Verluste in Nordafrika, die als Wende des Krieges gedeutet wurden. Hinter vorgehaltener Hand sprach man von einem „zweiten Stalingrad“ oder von „Tunisgrad".

Erwin Rommel westlich von Tobruk, 16. Juni 1942