7月10日凌晨2时30分，盟军在英、美军登陆区各空降1个师，拉开西西里战役的帷幕。由于风速过大，导航系统不良，并且缺乏经验，133架滑翔机中有47架坠入海中，大部分空降兵未能在指定地点着陆。按计划抵达目标区的少数空降兵迟滞了意军后备队向登陆滩头的进军，但未能阻止其行动。
与此同时，盟军两栖突击舰队顺利抵达预定登陆点。在空降兵登陆15分钟后，盟军在黑夜和风暴的掩护下，以首批8个师的庞大兵力在160公里长的西西里海岸线上实施登陆；蒙哥马利指挥英国第8集团军在锡腊库扎以南登陆，巴顿的美国第7集团军在杰拉湾登陆。面对盟军的突袭，德、意军海滩防线很快被摧毁。防守海岸的意大利师几乎未加抵抗便仓皇撤退。这样，防守的担子几乎全部落在德国师肩上。
驻守在离海岸32公里的卡尔塔吉罗内四周的“赫尔曼•戈林”师，于第2天早上匆匆赶到美军第1步兵师登陆点——杰拉平原，企图将其赶回大海。由于海滩拥挤，风浪过大，美军的坦克和大炮尚未起卸上岸。结果，德军坦克从平原上冲杀而下，摧毁了美军前哨，并冲到连接海滩的沙丘地带。在这紧急关头，盟军海军舰炮以猛烈而准确的炮火打退了德军的攻势。另一支德国纵队和一个“虎式”坦克连对美军第45师左翼的威胁性冲击也被打退。
英军的登陆突击较顺利，未受到任何反击。到11日晚，盟军即攻占了纵深5~15公里的2个蠢猛登陆场，并开始向内陆进军。此刻，阻止岛上的27万轴心国部队逃往意大利本土，便成为取得这次战役全面胜利的关键。西西里岛东北角的墨西拿，距意大利“脚趾”仅5公里，是德意军唯一的撤退通郑亮路带丛桥。盟军必须赶在轴心国部队之前进抵墨西拿。
英第8集团军挥师北上，12日占领重要港口锡腊库扎和奥古斯塔。蒙哥马利遂“决定以极大的努力，从伦蒂尼地区向卡塔尼亚平原突破”，并命令“在7月13日晚上发动一次主攻”。首先要夺取的重要目标是离卡塔尼亚南边几公里的锡美托河上的普利马索莱桥。为此，英军使用了1个伞兵旅，但是同德军空投到战线后方的1支伞兵分遣队遭遇。14日，德军占领桥梁。英军主力随后开到，与德军进行了3天激战，终于夺回了这座桥梁，并重新打开了通往卡塔尼亚平原的道路。到7月18日，盟军占领了该岛南部所有地区。
7月12日，盟军进攻西西里岛的第三天，德军南线总司令凯塞林元帅乘飞机抵达该岛了解形势。他判断意大利的抵抗已经土崩瓦解，在这种情况下，守住这个岛屿是不可能的。希特勒获悉后，第二天便亲自接管了西西里岛的指挥权，并发布了一项命令。命令中说：“在大批意军被消灭以后，只靠我们自己的部队把敌人赶下大海，力量是不够的。因此，我们的目的将是阻滞敌军的进展，并把敌军阻止在埃特纳山西侧使其前进不得。”
为了展开阻滞行动，德军统帅部向西西里增援了大批部队和坦克、重炮、飞机，并将岛上大部兵力调往该岛东岸中部的卡塔尼亚城周围，抵抗英军的进攻。其后备部队布满直通96公里外的墨西拿的东海岸路线上，以掩护该岛通往墨西拿海峡东岸的道路。
7月17日，德军下达了下一步行动的指令：“我们不再期望能够守住西西里岛。但重要的是打一场拖延战，以便为稳定大陆的局势争取更多的时间。然而，最重要的是在任何情况下都不得使我们的3个德国师遭受损失。最低限度也要保存下我们宝贵的人员。”根据指令，德军又得到第29装甲榴弹师和休伯将军(目前由他负责西西里岛的作战)统辖下的第14装甲军司令部的增援，其任务不是确保西西里防线，而仅仅是实施阻击战，并掩护轴心国部队安全撤退。由于英第8集团军距墨西拿比美第7集团军近，因而轴心国派出了德军精锐部队在埃特纳地区牵制蒙哥马利，轴心国其他部队则纷纷向北面和东面后退，向墨西拿海峡撤去。
轴心国军队在卡塔尼亚南部平原加强防御，第8集团军的进军受阻。蒙哥马利被迫将其主力向西运动，兵分两路实施突击：第13军直接进攻卡塔尼亚，第30军向左，从西侧绕过埃特纳火山进行迂回进攻。按原计划，攻打墨西拿应由蒙哥马利指挥的第8集团军担任主攻，巴顿指挥的美军第7集团军掩护其翼侧，担任支援。但是，英军主力的西调，占据了美军翼侧前进路线。巴顿遂向盟军地面作战总司令亚历山大请战，要求进攻西端的巴勒莫。获准后，巴顿立即率部向西西里中部猛进，同时在最左翼投入几支机动纵队，沿岛屿的西缘进攻。7月22日，美军占领巴勒莫，西西里岛西部约4.5万名意大利军队投降。这一胜利大大挫伤意军的士气，他们只剩下墨西拿一个港口了。与此同时，英军在东、西两侧的攻击均已减弱，部队开始染上疟疾，战斗力下降。而美军攻占巴勒莫后很快于7月31日到达圣斯蒂法诺，主攻任务遂改由巴顿的第7集团军担任。
为堵死轴心国军队的退路，盟军决定于8月1日发动新的攻势，并从北非调来美军第9师和英军第78师，总兵力增至12个师。8月1日，盟军对西西里东北部轴心国防线发动进攻，美军部队占领了该岛北岸的3个重要城镇。8月5日，英军攻克卡塔尼亚。8月7日~8月16日，盟军发动4次小规模两栖跃进，试图加速进展，拦截撤退的轴心国军队，但均因动作迟缓，未能收效。8月17日，轴心国的撤退行动全部结束。在没有遭到盟军海、空军部队严重截击的情况下，越过墨西拿海峡撤往意大利本土的德军3个师官兵共计39569人(4444名伤员)，意大利官兵6.2万人；携带装备有：9800辆车辆、47辆坦克、135门火炮、2000多吨炸药、燃料和1.5万吨其他物资。
8月17日晨，美军第3师进入墨西拿。第8集团军一部不久也进抵该城。当天，轴心国在该岛的残余兵力全部被歼。德、意军总计损失约16万人(被俘意军达14万余人)，其中德军1.2万人。盟军死、伤、失踪人数总计2.2万余人(英军损失近1.2万人)。