3 сентября 1940 года Гитлер определил 21 сентября днем проведения десанта — операции «Морской лев». Он рассчитывал, что к тому времени британские истребители будут нейтрализованы. Однако 15 сентября для люфтваффе настал черный день, когда безвозвратные ежедневные потери достигли максимума — 60 самолетов. В результате германское вторжение в Англию пришлось отложить на неопределенный срок. Этому решению Гитлера способствовали и большие потери, которые английская авиация нанесла германским судам, сосредоточенным в портах Ла-Манша. К тому времени был потоплен или поврежден 21 транспорт из 170 и 214 десантных барж из 1918. Уже 18 сентября был отдан приказ о рассредоточении транспортов, чтобы не подставлять их под неприятельские бомбы. Основные усилия в борьбе против Британской империи немцы теперь перенесли в бассейн Средиземного моря.
Германия надеялась вынудить Англию к миру с помощью подводной войны и действий надводных кораблей-рейдеров против британского торгового судоходства. Однако от тактики надводного рейдерства пришлось отказаться после того как британскому флоту с большим трудом и с потерей линейного крейсера «Худ» удалось выследить и 27 мая 1941 года потопить крупнейший немецкий линкор «Бисмарк». Его гибель совпала по времени с захватом германскими десантниками Крита. Турецкий министр иностранных дел так прокомментировал эти события: «У англичан еще много островов, разбросанных по всему миру, а второго „Бисмарка“ у немцев не будет».
Для строительства крупного надводного флота, в том числе совершенно необходимых для успешного ведения войны на море авианосцев, у Германии не было ни времени, ни средств, поскольку основные мощности промышленности использовалась для нужд сухопутных сил и авиации. Единственный немецкий авианосец «Граф Цеппелин» так и остался недостроенным. В подводной же войне в первые годы Германии удалось достичь впечатляющих успехов. Число подводных лодок, постоянно участвующих в боевых походах, было увеличено с 10–15 осенью 1940 года до 35–40 летом 1941 года и оставалось на этом уровне почти всю войну. Кульминации подводная война достигла в марте 1943 года, когда в Атлантике германские подлодки потопили неприятельские суда общим тоннажем около 0,5 миллиона бруто-регистровых тонн, а на других морях — еще около 200 тысяч брт. Однако в дальнейшем широкое использование авиации и радаров помогло союзникам справиться с подводной угрозой. Американская судостроительная промышленность увеличила свои мощности и смогла компенсировать потери торгового судоходства. Количество уничтоженных подлодок стало стремительно увеличиваться. Так, в июне 1943 года немцы потеряли 21 подводную лодку, а в июле — уже 33.
Тоннаж же потопленных судов уменьшился и в 1944 году редко когда превышал 100 брт в месяц. Всего за годы войны немецкие подводные лодки потопили 3000 союзных судов водоизмещением около 14,5 миллиона брт, а также 178 военных кораблей и 11 вспомогательных крейсеров. Погибло около 70 тысяч военных моряков и около 30 тысяч моряков торгового флота союзников. За это же время в Англии было построено новых торговых судов общим водоизмещением в 4,5 миллиона брт, а в США — около 35 миллионов брт, что в сумме почти втрое превышало потопленный тоннаж. Из 1153 подводных лодок, поступивших на вооружение германского флота, 659 лодок было потоплено в море, 63 стали жертвами бомбардировок в гаванях, а еще 58 погибли в результате аварий. Из уцелевших к концу войны лодок 219 были затоплены экипажами после капитуляции, а 154 переданы союзникам. Из примерно 40 тысяч немецких подводников около 24 тысяч погибли, а 5 тысяч попали в плен.
В последние месяцы войны были введены в строй новейшие германские подлодки XXI проекта. Они обладали подводным ходом в 17,5 узла — почти вдвое большим, чем любые другие подлодки в мире. Пользуясь шнорхелем — устройством для подзарядки аккумуляторных батарей и электротурбинами, работавшими без подачи атмосферного воздуха, эти лодки могли проплывать до 10 тысяч миль, ни разу не всплывая на поверхность. Кроме того, к концу войны в боевых действиях приняли участие легкие подлодки с электродвигателями, так называемые «тюлени» (XXIV проект), развивавшие подводную скорость до 24 узлов. Если бы эти лодки были созданы годом-двумя раньше, то, как считают многие военно-морские эксперты, исход подводной войны мог бы быть иным.