北非战役之后，北非战区盟军司令部即改组为地中海战区盟军司令部。1943年6月，艾森豪威尔亲自指挥盟军攻占潘特莱里亚岛作为空军基地。因为根据美英联合参谋会议，攻克西西里战役是以空战为先导的。
6月12日，艾森豪威尔在记者招待会上透露大致的作战计划，以此防止新闻记者通过推测性报道泄露作战机密，结果获得成功。
6月下旬，特德指挥空军对战区内的德意空军基地及其他军事目标实施战略突击，并于7月获得制空权。
根据作战计划，两栖登陆作战部队为第十五集团军群，担任主攻的蒙哥马利部将在诺托湾登陆，沿东部海岸向墨西拿突击；担任助攻的巴顿部队将在杰拉湾登陆，先向北面和西北挺进并攻占巴勒莫，再沿北部海岸向墨西拿突击，与英军会师墨西拿，围歼西西里守敌。
8月17日，盟军进占墨西拿。
西西里战役为盟军的两栖登陆作战提供了有益的经验，最终导致墨索里尼政府的垮台和法西斯意大利的无条件投降。
9月8日，艾森豪威尔进军意大利本土，经过一场激烈的战斗，最终于10月1日进占那不勒斯。此后，盟军与德军处于僵持状态。
9月9日晚，盟国空降部队实施空降，地面部队则于10日凌晨在恶劣的气候条件下实施登陆，随后得到空军和海军的火力掩护。
面对铺天盖地的盟军部队，意军毫无斗志。英军登陆之后，先后攻占诺托、锡腊库扎和普利马索莱桥，但在埃特纳火山和卡塔尼亚地带遭到德军的顽强阻击。美军登陆之后，先后攻占杰拉、利卡塔、安佩多克列港、卡尔塔尼塞塔、巴勒莫和马尔萨拉，进军迅猛但仍未能将敌军拦截在该岛西部。
英军的攻势受阻之后，美军成为突向墨西拿的主攻部队。得到增援的德意军队开始通过墨西拿向意大利本土撤退。
1943年11月，在德黑兰举行了由罗斯福、丘吉尔和斯大林参加的“三巨头”会议。
会议广泛讨论了国际局势，美国和英国明确表明了1944年开辟欧洲第二战场的决心，苏联则希望尽快决定此次作战的盟军最高司令人选。艾森豪威尔在会后被任命为指挥“霸王”行动的盟军最高司令。
1944年1月中旬，艾森豪威尔抵达伦敦组建盟国远征军最高司令部，任命特德为副司令，史密斯为参谋长，布莱德雷为美国地面部队司令，蒙哥马利为英国地面部队司令，拉姆齐为海军司令，利马洛里为空军司令。
按照艾森豪威尔设计的体制，上述军种司令担负着双重角色：一方面，军种司令是最高司令部成员，参与最高司令部制订计划的工作；另一方面，军种司令是整个军事行动中指挥具体作战的司令，拥有各自的司令部。
为了获得诺曼底地区的制空权，艾森豪威尔将在英国的战术与战略空军完全置于其控制之下。早在1943年3月，盟军就在伦敦成立联合参谋机构，研究和拟制欧陆作战计划。艾森豪威尔在计划的基础上主持制定的“霸王”作战纲要包括：
在诺曼底海岸登陆并破敌军的防御阵地，用两个集团军群实施正面追击，重点是在左翼取得必需的港口，进逼德国边境并威胁鲁尔，右翼要同从南面进攻法国的兵力相连接。
取得比利时、布列塔尼以及地中海的港口，以便沿着德国占领区的西界建立新的基地，按照两翼包围鲁尔的方式发动最后的进攻，重点再次放在左翼，随后朝着当时决定的特定方向直接突入德国。
攻击发起日定为1944年6月5日。
与此同时，集中于英国的盟军加紧进行以两栖登陆作战为重点的协同作战演练，相当数量的登陆艇、特种坦克等逐步装备部队；空军频繁出动，以重创德国空军，掌握制空权，孤立突击地带；情报部门通过“超级”和“魔术”破译机构获取德军情报，气象部门则密切注视气候变化；开始制造人工港和防波堤，敷设通过海峡的输油管道；采取军事欺骗措施，使德国最高统帅部判断失误。“霸王”行动实施前夕，盟国在英国共集中兵力38个师，共计287万人，坦克5000余辆、舰艇9000余艘、飞机13000余架。处于防御地位的伦德施泰特的德军西线部队共59个师，施佩勒的空军第三航空队和克兰克指挥的西线海军集群，力量明显薄弱。
令人费解的是，伦德施泰特和隆美尔颇受限制：无权向施佩勒或克兰克下达命令；未经最高统帅部批准，无权调动任何装甲师；战斗行动地域及防守沿海地区的所有陆军部队管辖的范围，纵深不得超过20千米。
此外，伦德施泰特、隆美尔和最高统帅部之间在防御计划方面亦有比较大的分歧。6月4日，在盟军作战会议上，艾森豪威尔根据气候形势的变化，果断决定将攻击发起日改为6月6日。1944年6月6日凌晨，“霸王”作战计划开始实施。空降部队在诺曼底地区的要害地域降落。空军和海军对沿海目标实施火力突击和扫雷。盟军五个师在海空的火力掩护和特种坦克的引导下向诺曼底海滩发起冲击，登陆成功。
7月，盟军在攻占瑟堡和冈城之后，登陆场扩大为正面宽100千米，纵深50千米的地带。7月25日至30日，美军的“眼镜蛇”战役实现了对德军防线的突破。
8月1日，布莱德雷指挥的第十二集团军群组成。随后，美军横扫布列塔尼。盟军挫败莫尔坦反攻后，发现可在法莱斯形成对德军的包围圈。艾森豪威尔命令实施围歼德军的作战计划。
自8月8日起，盟军通过机动兵力从北、西、南对法莱斯形成包围态势。直至20日，德国被俘约50000人，死亡约10000人。诺曼底战役至此结束，德军损失约40万人，盟军损失约21万人。
8月25日，盟军解放巴黎。8月，盟军“铁砧-龙骑兵”作战开始。9月，实施“霸王”和“铁砧-龙骑兵”作战的盟军胜利会师。德弗斯的第六集团军群开始归属艾森豪威尔。
9月1日，艾森豪威尔将司令部移驻法国并从蒙哥马利手中正式接管地面部队的指挥权。
在此前后，美军解放夏隆、兰斯、凡尔登等地，强渡马斯河，英军则解放亚眠、里尔和布鲁塞尔。
艾森豪威尔决定盟军采取“宽大正面战略”，使德军首尾不能相顾而加速崩溃。4日，艾森豪威尔命令阿登以北部队必须占领安特卫普，突破齐格菲防线，然后夺取鲁尔区；阿登以南部队必须突破齐格菲防线，然后夺取法兰克福。英军攻克安特卫普后，盟军在齐格菲防线前受阻。12日，艾森豪威尔晋升为五星上将。
1944年12月16日，德军在阿登地区发动反攻（通称突出部战役），企图攻占列日和安特卫普，迫使美英同意和谈。德军从圣维特地区出发，向西攻至美国第一集团军的南部，最后进抵马斯河畔的迪兰特。与此同时，德军实施“格赖夫计划”，组成能讲英语的连队，换穿美军制服，突入美军防区制造混乱。17日，艾森豪威尔对形势作出正确判断并采取相应措施。
19日，艾森豪威尔召开作战会议，决定北侧盟军先取守势，待机转入进攻；南侧盟军则应尽早向北进攻。南侧盟军于22日发动进攻，迫使德军由进攻转入防御；北侧盟军直至次年1月才发起进攻。
1945年1月，盟军在乌法利兹会师，将德军赶过初始防线。在突出部战役中，盟军伤亡77000人，德军伤亡12万人。在突破齐格菲防线之后，盟军攻占萨尔，将德军赶过莱茵河，并抢占雷马根地区的鲁登道夫大桥，继而控制莱茵河东岸，对鲁尔实施两翼合围。
4月18日，德国B集团军群32万余人投降。
1945年3月，艾森豪威尔与蒙哥马利就盟军主要突击方向发生分歧。蒙哥马利主张向柏林快速突击，先于苏军攻占柏林；艾森豪威尔则认为主要突击方向为莱比锡和德累斯顿，因而据此通知苏联协调行动。
5月2日，苏军攻克柏林。德国代表到驻法国兰斯的盟军司令部投降。
5月7日和8日，德国代表在兰斯和柏林签署德国无条件投降书。
德国投降之后，艾森豪威尔出任美国驻德占领军司令。1945年12月，艾森豪威尔出任美国陆军参谋长。1948年，艾森豪威尔退出现役，出任哥伦比亚大学校长。
1950年，艾森豪威尔出任北约组织欧洲盟军最高司令。1953年至1961年，艾森豪威尔连任两届美国总统。为了使白宫办公厅成为有效的总统行政机构，艾森豪威尔仿参谋长制度而设办公厅主任。
艾森豪威尔在任内被迫签订朝鲜停战协定，但继续奉行冷战政策，并先后提出艾森豪威尔主义、大规模报复战略和战争边缘政策。
1969年3月28日，艾森豪威尔在华盛顿病逝，终年79岁。著作有《远征欧陆》《白宫岁月》《艾森豪威尔的战争经历》等。