1938年下半年，德国海军总司令埃里希、雷德尔大将根据希特勒的旨意，指示所属人员，研究在海上对英国作战的可能性。1938年底～1939年初，他先后向希特勒提出两个海军建设方案：一个是将重点放在潜艇和装甲舰上，以便同英国的航运作斗争；另一个是建设一支规模不大，但却具有巨大突击力量、能够同英国海军和航运作斗争的舰队。结果，希特勒宣称在1946年前不需要海军来达到自己的统治目的，所以采用了第二个方案。很显然，德国针对英国依赖海上运输的弱点，要在战争一开始就破坏其航运。
1939年4月，希特勒宣布废除海军协定后，雷德尔又重新建议建立一支装有内燃机的远洋舰队，以便在对英国海军作战时，能使德国从所处的极为不利的地理位置取得最大的战果。雷德尔的指导思想是要迫使英国海军舰队分散兵力，以便集中优势兵力予以各个击破。
德国海军最后拟订的作战计划是：在英国沿海使用舰队驱逐舰、潜艇和飞机布设水雷；在距英国较远的海区使用潜艇和伪装成商船的辅助巡洋舰破坏英国航运；战列舰、巡洋舰和辅助巡洋舰在大西洋上实施单舰作战或编队作战。德国企图以此迫使英国商船组成护航运输队，并用作战舰艇护航，以便德国可使用强大的战斗舰队攻击英国护航运输队及其警戒舰只。
1939年8月19日，德国开始在通往英国西部的航道和英国东北沿岸附近部署潜艇。8月21日，战列巡洋舰“海军上将施佩伯爵”号调往南大西洋，部署在南美洲东部沿海。8月24日，又调战列巡洋舰“德意志”号驶往北大西洋。8月31日，希特勒发布第1号作战指令，明确指出德国海军所担负的任务是：“重点对英国进行经济战”，并规定“必须防止敌人进入波罗的海。为达此目的，是否以水雷封锁波罗的海通道，由海军总司令决定”。为了完成这项艰巨的任务，开战后不久，以雷德尔为首的德国海军指挥部深知实施战争的力量薄弱，转而赞同潜艇舰队司令邓尼茨的主张，将潜艇作为反封锁的最佳兵力，并确定海军建设的重点是建造潜艇。
英军方面也制定了相应的作战计划：一旦欧战爆发，英国海军必须保护和巩固其在大西洋上的海上交通线，封锁德国舰队，切断德国同国外的海上联系。英国判断，德国派到大西洋的主要兵力是潜艇和少量战列舰。因此，英国海军的总任务是除了保护自己的海上交通线，不让敌人水面舰艇从北海侵入外，主要是防御德国潜艇的攻击。其防潜方法是：先在英国海区内进行搜索，为通过危险区的运输船导航，然后再组织护航运输队。
欧战爆发后，大西洋海战的帷幕随之拉开。英国宣布对德实施海上封锁不久，在赫布里底群岛以西200海里处巡弋的德国U-30号潜艇就于1939年9月3日傍晚发现从英国利物浦驶往加拿大蒙特利尔的英国客轮“雅典娜”号，19时40分许，U-30号潜艇未经警告便向英国客轮发射3发鱼雷，其中1发击中要害。9月4日11时，“雅典娜”号沉没，船上1417名乘客和船员中有112人死亡。这一事件，标志着大西洋海战的正式爆发。
大西洋海战爆发后，德国海军在大西洋海区逐次投入兵力，破坏英国海上交通线。潜艇和飞机主要在北海和北大西洋海区活动，大型水面舰艇在南美洲与非洲之间的南大西洋海区攻击英国运输船。由于力量不足，无法同英国海军正面抗衡，所以，德国海军采取分散使用兵力的办法，在广阔的大西洋海区对英国的海上交通线实施机动性破袭战。
在大西洋海战开始时，潜艇是德国海军破坏英交通线的主要兵力。最初平均每天仅有13艘潜艇出航。由于数量较少和受停泊条件的限制，单艇作战范围主要集中在北海及北大西洋东部直布罗陀和赫布里底群岛之间海区，攻击重点指向盟国大西洋海运线汇合处英吉利海峡和比斯开湾以西海峡。多以单艇在接近英国基地、港口的航道上和近岸航线的交通要道上进行伏击。
但是，希特勒为避免过分刺激英法，下令德国海军只袭击武装的或由军舰护送的商船，活动范围局限于大西洋东部海域，不触犯大西洋西部美国所宣布的泛美安全区。直到9月26日和11月中旬，德国海军才分别取消对英法的此种限制，广泛地开始潜艇战。
英国加强近海反潜措施后，德军潜艇便在广阔海区游猎。截至1939年底，共击毁盟国船只221艘，约75万吨，其中击沉潜艇114艘，约42万吨，占51.7%。1940年1～3月，德国海军潜艇作战没有新的进展。4月9日，德军在挪威登陆，海军便把潜艇基地扩大到斯塔万格、特隆赫姆。6月22日法国投降后，德国潜艇进驻法国布雷斯特、圣纳泽尔、洛里昂、拉帕利斯和波尔多等港口。
由于潜艇进入大西洋的距离缩短，在海上活动的数量增多，加上指挥的便利，德国潜艇自1940年7月逐渐转到北海峡（爱尔兰北部和苏格兰北部之间的海区）和大西洋中部进行艇群作战，频繁出击英国运输队。1940年7～10月，被称为德国海军潜艇作战的“黄金时代”。1941年初，英国海军接收了美国支援的50艘驱逐舰，护航兵力有所增加，在3月上中旬10天内，先后在冰岛与赫布里底群岛海区击沉德军5艘潜艇，包括3艘王牌潜艇。从此，德国海军潜艇向西撤离，开始在横越北大西洋航线上进行搜索作战。
1941年上半年，德国在大西洋活动的潜艇平均每天增至25艘，意大利潜艇也开始参加作战，致使盟国和中立国商船损失的总吨位数持续上升。1941年4月，美国把泛美安全区从西经60°向东延伸至西经26°，并于9月由美国海军提供护航，这样便使德国潜艇受到限制。1941年6月22日，德军入侵苏联，德国潜艇随后开始攻击同盟国驶往苏联北方港口的护航运输队。1941年12月珍珠港事件发生后，德国海军潜艇又开始在北美洲和中美洲沿海进行单艇作战。
从1939年9月～1941年12月，德国潜艇共击沉盟国舰船410万吨，占这期间盟国舰船损失总数760万吨的54%，德国也损失潜艇43艘。
针对战争初期德国海军的攻势，英国海军投入各种兵力实施反封锁作战。
英国海军进行封锁作战的主要兵力是大型水面舰艇。欧战前夕，英国海军部队已装备声纳，足以对付潜艇的威胁。英国海军为了防止德国海军舰只进入大西洋，派出了若干艘战列舰、巡洋舰和舰队驱逐舰，在英国与加拿大之间以及英国与美国之间的航线上对航运实施直接警戒，经常变换运输船队的航线，在交通要道附近海区派出巡洋舰进行巡逻。1939年9月初，英国海军部组建了一支特别作战群，编有战列舰“纳尔逊”号和“罗德尼”号、战列巡洋舰“反击”号、航空母舰“皇家方舟”号、巡洋舰“曙光”号和“谢菲尔德”号以及舰队驱逐舰10艘，此外还包括北海巡逻队的舰船，其任务是阻止德舰进入大西洋，负责直接掩护英国和挪威之间的航运。为此，海军部还拟定使用驻泊在罗赛特和斯卡帕湾的海军主力支援北海巡逻队，并抽调一部分兵力在挪威海南部和堡克尼群岛之间进行巡逻，组织一个舰群在接近多佛尔海峡的通道上掩护向法国运送部队与装备的船只。为了控制接近英吉利海峡和爱尔兰海入口的西部通道，掩护往返于英国和法国各港口之间的船只，在波特兰组建一支名为“海峡部队”的舰艇支队。此外，还向直布罗陀派出一个独立作战群（辖第3驱逐舰总队），负责阻止德国海军潜艇进入地中海。
英军封锁作战的另一项措施就是布设雷障进行防潜。此外，为了加强对德国海军的封锁，英海军曾使用快速布雷舰和驱逐舰在德国控制的海区进行数次布雷。英国空军对德军的攻势布雷效果较好，但开始得较晚，到1940年4月13日才开始第一次布雷。当德军在西欧发起攻势时，英国海军又把布雷封锁问题降到了次要位置。
为了封锁和破坏德国的海上交通线，英国成立特种辅助巡洋舰队，监视通往德国的航运，强行检查往返于德国港口的运输船，截获德国船只。在冰岛附近、赫尔果兰和斯卡格拉克海峡的出口处，以及挪威沿海附近部署潜艇，袭击德军舰船。1940年6月，德军占领挪威和法国各基地、港口后，英国海军为了阻击德国海军水面舰艇和潜艇进入大西洋，开始将潜艇部署在挪威和比斯开湾德军基地附近海区，航空兵也开始在德军新设基地的航道上布雷。
英国海军航空母舰舰载飞机在战争初期装备的是普通炸弹，不适于反潜。自1939年9月17日“勇敢”号航空母舰被德国U-29号潜艇击沉后，英国停止使用航空母舰反潜，而把反潜巡逻任务交给岸基航空兵负责。但岸基航空兵巡逻受距离的限制，发现敌潜艇机会少，直至1940年1月，英国海军才有几架飞机开始安装雷达，投入反潜。英国海军对反潜炸弹的研制较晚，而航空兵又都是单独行动，很少与水面舰艇进行协同作战，因而岸基航空兵反潜效果不大，仅在1940年中期才击沉德国海军U-64号潜艇。
苏德战争爆发后，德军对英国本土的空袭减少，使英国得以抽调部分掩护基地的航空兵加强护航运输队的空中掩护，并派出较好的舰只为运输队护航。1941年9月，美国承担大西洋西部护送快速运输队的任务。12月8日（东京时间）珍珠港事件后，美国直接参战，英美又联合制定了新的护航计划。