9月中旬，盟军在莱茵河以西的“齐格菲”防线前受阻后，希特勒就一直思考着对盟军的反击问题。尽管东西两线的盟国部队均已抵进德国边境，但希特勒对纳粹德国的前途仍抱有不切实际的乐观看法。
10月初，希特勒正式命令约瑟尔尽快制定出一份西线反攻的详细计划，力争11月付诸实施。他指望初冬的天气能结束盟军享有的绝对空中优势，或者至少在德国发动攻势时能大大削弱这种优势。
11月3日，约瑟尔代表希特勒在B集团军群司令部向西线部队司令龙德斯泰特、B集团军司令莫德尔及第5装甲集团军司令曼陀菲尔第一次透露了这个大胆的计划。他告诉3位司令官，艾弗尔已被选定为最适合进攻的地段，因为那里的敌军已在过去的正面进攻中蒙受了重大损失，力量比较薄弱。而且，该地段的敌预备队已调至第一线附近，补给情况也朝不保夕，所以，只要进攻做到完全出其不意，天气又不利于盟国空中行动的话，德军是可能迅速突破的。一旦突破，将使德国装甲部队赢得主动权。尔后，这些部队迅速向前推进，在马斯河畔的列日和那慕尔之间建立桥头堡，再穿过布鲁塞尔向北边的安特卫普港快速挺进。只要德国装甲部队一渡过马斯河，就可切断那些经由马斯河流域的美国第1集团军的后方交通线。待德国装甲部队抵达布鲁塞尔—安特卫普地区，英国第21集团军群的后方交通线将受到致命威胁。一旦夺回安特卫普港，英军的后路即被切断，他们将面临着第二次敦刻尔克的命运。
1944年12月16日拂晓，希特勒蓄谋已久的阿登反攻拉开了序幕。5时30分，德军2000门火炮开始向蒙绍和艾希特纳赫之间的美军防区猛轰。与此同时，步兵借助弹幕的掩护开始冲击。紧接着，5个装甲师也尾随投入战斗，准备迅速扩张战果。此前，一支身穿美军军服，配备美式装备，口操英语的德军特遣队，已悄悄潜入美军后方，进行切断电话线，倒转路标等破坏行动，以达到制造混乱和削弱美军战斗力的目的。尽管美军及时识破了德军的企图，但在初期仍给美军造成了一定的混乱。
德军突破口的北翼是担负主攻任务的迪特里希第6党卫装甲集团军，在顺利突破美军前沿防御后，其右翼即为美第1集团军和第5军所阻，陷入苦战。美第5军原本用来进攻鲁尔大坝，战备程度较高，因此对入侵德军实施了顽强抗击。虽然迪特里希迅速调来第12党卫装甲师增援右翼突击力量，但是其向布特根巴赫的进攻仍未能取得突破性进展。然而在其左翼，情况却截然不同，第1党卫装甲师所攻击的正面恰为美第5军和第8军的结合部，仅有少量骑兵担任警戒，故被迅速击溃。至日暮时分，第1党卫装甲师的先头部队派佩尔战斗群，已突入美军战线达10公里，且前进势头仍很迅猛。尽管如此，由于集团军主力被牵制，派佩尔战斗群的推进并无决定性意义。
在突破口中段，由于当面美军第281师刚刚经过亚深战役，减员达数千人，未及补充，正在休整之中，美军第106师则3天前刚从国内调来，故此段防守兵力较弱，致使德军第5装甲集团军顺利突破美军防线，并迅速向纵深推进。17日，第5装甲集团军左翼的第2装甲师在克莱夫火车站渡过克莱夫河后，美军抵抗遂趋于崩溃。次日9时，德军装甲教导师也开始横渡克莱夫河，黄昏时抵达尼德、万帕赫一线，当夜向巴斯托尼以东的马格雷特推进。19日，该师继续向巴斯托尼挺进，并攻入内费和瓦尔丁。随后，德第26人民步兵师也加入了攻占巴斯托尼的战斗。但由于美第10装甲师和第101空降师先后抵达，有力地加强了巴斯托尼的防御，德军的攻势很快陷入僵局。然而，在巴斯托尼外围，其第2装甲师却直插向默兹河畔的迪南。这时，德B集团军群指挥官莫德尔非常渴望将主攻方向转移到曼陀菲尔的第5装甲集团军方向上来，但希特勒固执己见，坚决要由他所宠信的党卫军将领迪特·里希继续担任主攻。到19日日暮时，德军在阿登地区的反攻虽然给盟军造成极大的恐慌和威胁，但却远远未达到计划目标。
德军16日晨对阿登地区的突然反攻，完全出乎盟军远征军各级司令部的预料。此前，盟军各部正在为突破德军“齐格菲”防线进行战役准备。当德军在阿登地区发动反攻的报告送到最高统帅部时，第12集团军群司令布莱德雷恰在艾森豪威尔的办公室同其讨论兵员补充问题。起初，布莱德雷还以为这是一次破坏性进攻，旨在阻止巴顿将对萨尔发动的攻势。尽管如此，他仍立即命令阿登地区南北两面的美军各派1个装甲师向受威胁地段靠拢，并指示各集团军命令下属各师处于戒备状态，以便随时用于阿登地区。
12月17日，前线告急。艾森豪威尔把最高统帅部仅有的预备队第18空降军在欧洲大陆的第82和第101空降师拨归了布莱德雷使用。18日，布莱德雷用汽车迅速把第82空降师和第101空降师派往中线有极好道路网的巴斯托尼。由于在此前美第10装甲师B战斗群已率先抵达，并在巴斯托尼东部组织起了防御阵地，布莱德雷仅留下第101空降师参加巴斯托尼防御，而把第82空降师调往阿登地段北翼的斯塔弗洛。
由于德军特遣队的破坏活动，盟军前线情报极其混乱，到12月18日晚，盟军最高统帅部才具体掌握了德军的反攻规模。19日晨，艾森豪威尔紧急将布莱德雷、巴顿和德弗斯召到凡尔登，商讨对策。艾森豪威尔认为，必须立即采取措施阻止德军的进攻。鉴于德军正在向阿登地段实施主攻，并且有可能向特里尔地段发动进攻，他决定集中力量在阿登地区敌突出部两侧进行反突击。为此，艾森豪威尔提出放弃那些与反突击无关紧要的地域，以便确保重要地域的安全，并加强反攻力量。布莱德雷将军应制止德军在马斯（默兹）河以东的前进，并同第21集团军群的部队相配合，对德军突出部发动进攻。蒙哥马利也奉命在马斯河以东和以南的地域内阻止德军的推进，重点保障从那慕尔到列日之间的马斯河一线的安全。
在阿登战役中，英美盟军装甲部队冒雪封堵德军突破口。按照艾森豪威尔的指示，盟军在摩泽尔河以南将全线转入严密防御。德弗斯的第6集团军群奉命向靠北的地区推进，并接管第3集团军的大部分防区。同时，巴顿将率6个师北进，接管第1集团军第8军防区并在12月22日或23日向德军突入部队的南翼发动一次大规模反击。
在此期间，德军已逼近圣维特和巴斯托尼，歼灭了美军第1集团军的一部力量，并将另外一些部队孤立起来。而对德军的强大进攻，霍奇斯的第1集团军仍成功地组织了临时反击。在圣维特，美军装甲部队的顽强行动使盟军成功地在西面建立起新的防御阵地。在突破口的北翼，美第5军和第7军一部在最关键的一次战斗中守住了埃尔森博里岭、岭南的比特亨巴赫和马尔梅迪—斯塔沃洛这条战线，击退了德军第6党卫装甲集团军的数次攻击，为盟军赢得了所需的时间。
尽管盟军部队对德军的威胁做出了迅速反应，但德军各纵队仍未停止向西推进。19日晚，盟军最高统帅部情报处长斯特朗将军担心德军很快将从第12集团军群的部队之间突破，从而使设在卢森堡市的布莱德雷将军的前进指挥部同美国第1集团军脱离联系。他把这种担心告诉了远征军参谋长史密斯将军，建议由蒙哥马利统一指挥阿登地区以北的美军。这项建议得到了艾森豪威尔的赞赏。最高司令认为，阿登地区以北的突出部已经成为一个作战正面，在这个作战正面只能有一支预备队可以被召来支援英国和加拿大集团军或者支援美国第9和第1集团军，因此，将美第9集团军和第1集团军暂时划归蒙哥马利指挥，有利于粉碎德军的攻击。
蒙哥马利元帅一接到命令就马上召集霍奇斯和辛普森在美第1集团军司令部开会，并下达了重新组织战斗的命令。第9集团军奉命接管第1集团军的部分地带，从而使美第7军得以撤出战斗组成预备队，以便同英第30军携手从突出部北侧发起反击，与此同时，第3集团军将其战斗分界线向北延伸至从日韦到圣维特一线。
在德军发起反攻的第一周里，阿登地区北侧的盟军部队由于受到重创，加之战线拉得太长，故对德军的反攻只能疲于应付。然而，在阿登地区的南部，巴顿的第3集团军正迅速采取行动，以便对德军突入部队实施打击。从19日奉命北调到22日对巴斯托尼方向发动进攻，该集团军在短短的3天时间里完成了90度大转弯和北进80～110公里投入新攻势的惊人行动。但由于遭到德第7集团军的顽强抵抗和纳粹空军的袭击，巴顿的第3集团军比原计划推迟了对巴斯托尼的解围，直到26日才突到巴斯托尼，与被围美军取得了联系。此后，巴顿的部队在巴斯托尼附近同曼陀菲尔的德第5装甲集团军第47装甲军展开了惨烈的争夺战。
12月23日，天气转晴，盟军出动了约5000架次飞机，猛烈空袭了德军反攻部队和运输车辆，大大缓解了危局，同时又给巴斯托尼的守军空投了急需的补给品，鼓舞了守军的斗志。此后，除恶劣天气外，盟军空军一直活跃在战区上空，对德军造成了极大的威胁。
阿登战役是第二次世界大战中西线最大的一次阵地战，双方参战兵力将近60个师。希特勒发动阿登战役最后的结果是将盟军在西线的推进阻止了6周之久，但其付出的代价却是将其本来就有限的预备队力量消耗贻尽，结果使盟军尔后的进攻得以长驱直入。