军队中是讲威望、资历这些东西的，此前艾森豪威尔所做的大都是参谋之类的工作，并没有真正独立指挥过一支大规模的军队，所以上任之初，布鲁克、蒙哥马利等一些英美军队中的悍将非常看不起艾森豪威尔，甚至对他冷嘲热讽。但艾森豪威尔很快用行动证明了自己的实力。
鉴于北非英军及远东美军接连受挫和丘吉尔的极力支持，1942年7月，美英决定发动北非战役。11月8日，艾森豪威尔率领美英联军10万人，分三路在法属北非殖民地登陆。在强大的空军掩护之下，盟军分别占领了阿尔及尔、奥兰和摩洛哥的卡萨布兰卡。
北非登陆的成功，让艾森豪威尔的名声大振。1943年1月，罗斯福总统来到北非，检阅了登陆美军。2月，艾森豪威尔获得了当时的最高军衔上将军衔，并出任北非和地中海盟军总司令。
从1943年3月下旬开始，艾森豪威尔指挥英美联军，对突尼斯南部发动总攻。到了5月初，美英联军就成功地占领了突尼斯市。与此同时，在北部进攻的美军占领了比塞大。进退维谷的25万德意军队无法撤退，只好于5月13日全部投降。至此，在非洲的法西斯军队被全部被肃清。
在1943年11月开始的德黑兰会议上，美国、英国明确表示要在1944年，开辟欧洲第二战场，苏联则希望尽快确定此次作战的盟军最高司令人选。这次行动又被称为“霸王行动”，旨在横渡英吉利海峡，在法国北部夺取一个战略性登陆场，为开辟欧洲第二战场最终击败德国创造条件，并进而打败德国。
1943年12月，罗斯福正式任命艾森豪威尔为“霸王行动”的盟军总司令，而蒙哥马利则为地面部队总指挥。
当时盟军集中了多达288万人、近9000艘舰船和1.37万架飞机，参加这个行动，规模如此之大，所以登陆地点的选择也非常关键。由于受英国飞机场地的限制，登陆地点选择了加莱和诺曼底。
其中，加莱距离英国最近，也最容易登陆，同时还最容易进攻德国，由于这些原因德国在加莱部署了很强的兵力。最终，盟军选择了诺曼底进行登陆。
为了要骗过德军，让他们相信盟军真的要在加莱登陆，盟军在那里设立了一个假的美国第一陆军军团，也建了假的建筑物、仪器设备，并送出假的无线电电报，他们甚至假冒说巴顿将军是这个军团的指挥官。
德军也动用了很多手段，来试图搞清盟军的真正登陆地点，他们透过设在英国南部的情报网和情报员收集到了大量第一手情报。不过很不幸的是，连德军自己的情报员也被盟军骗了。
登陆时间最初定为6月5日，由于天气原因被推迟了。尽管天气预报说6日也不好，但艾森豪威尔还是果断决定在6日实施登陆，因为预报说在后来的两周内也没有好天气，再等下去也没用。
恶劣的天气确实给盟军的登陆带来了一些影响，但也正是恶劣天气使德军丧失了必要的警惕，从而增加了登陆的突然性。
凌晨时，“霸王行动”开始实施。联军的伞兵和空运部队首先在诺曼底着陆，接着是海空军进行炮击轰炸，6时30分，4000多艘战舰载运的五个师12万人，在海空军的火力掩护和特种坦克的引导下，向诺曼底海滩发起冲击，并成功实现登陆。
诺曼底登陆战役是世界历史上规模最大的两栖登陆战役，也是战略性的战役，它为开辟欧洲的第二战场奠定了基础，这对加速法西斯德国的崩溃以及战后欧洲局势，都起了重要作用。
完成诺曼底登陆之后，艾森豪威尔继续指挥军队向欧洲大陆深处挺近，到了1945年5月，德国正式投降。
德国投降后，艾森豪威尔于1945年6月自欧洲飞回华盛顿，在机场受到数万人的热烈欢迎，他由机场直接到了白宫，接受杜鲁门总统授予的优异服务勋章。