1941年4月11日，隆美尔包围托卜鲁克并发起进攻。但因为隆美尔兵力不及英军一半，至5月9日，他仍然被挡在了坚固的托卜鲁克要塞面前。
与希特勒不同，丘吉尔把“北非侧翼阵地”看得几乎与大英帝国本土一样重要。当英军被赶出昔兰尼加后，不顾本土部队装备不足的事实，断然决定增兵北非。
1941年5月12日，得到增援的韦维尔在丘吉尔敦促下，决定对隆美尔发动大规模的反攻，行动代号为“战斧作战”。丘吉尔对该计划的目标是雄心勃勃的：一是要在北非取得一场“决定全局”的胜利，二是要消灭隆美尔的部队。
而韦维尔则比较谨慎，他只希望这次进攻“最终将敌军赶回到托卜鲁克以西”。担任这次进攻任务的是英第13军，辖有第4印度师和第7装甲师，拥有300辆坦克，246架飞机。而隆美尔的非洲军辖有第5轻装师和第15装甲师，拥有150辆坦克，139架飞机，火炮数量也少于英军。
隆美尔料到英军会发动反攻，在被截获的英军电讯所再次得到证实。他抓紧时间加强了萨卢姆、哈勒法亚隘口、巴迪亚的力量。
1941年6月15日凌晨4点，“战斧作战”行动。英军兵分三路从利埃边境向德军阵地发起大规模进攻。右路，英军坦克进攻哈勒法亚隘口外围阵地，遭到了隆美尔部署在这里的4门88毫米高射炮的射击，19辆进攻坦克有15辆被击毁，右路英军不得不撤退。从此英军士兵把哈勒法亚隘口称作“鬼门关”。
中路，英军以一个马蒂尔式坦克团为先锋，向卡普措堡挺进，一路没有88毫米高射炮构成的“坦克陷阱”，德军37毫米反坦克炮对马蒂尔式坦克失去作用，德军第15装甲师第8坦克团在与英军坦克进行激烈的对射中也败下阵来。
当日黄昏，中路英军攻占了卡普措堡。左路，英军以装备巡逻坦克的第7坦克旅打头阵，企图包抄德军的翼侧，却在哈菲德岭落入德军的“坦克陷阱”，遭受重大损失后不得不退回原阵地。
1941年6月16日，隆美尔先发制人，于拂晓开始反攻。第15装甲师向卡普措堡猛烈反攻，同时让第5轻装甲师包围英军的左侧。但夺占卡普措堡的英军夜间加强了防御工事，拼命阻止德军坦克的突入。第15装甲师的进攻没有多大进展。决定性的战斗发生在南线，第5轻装甲师突破了左路英军第7坦克旅的阵地。
隆美尔立即押上了自己的全部赌注，电令第15装甲师只留下少数兵力扼守卡普措堡以北阵地，其余全部撤离卡普措堡，与第5轻装师一起插入英军侧翼，然后冲向哈勒法亚海岸。这样既可解除英军对哈勒法亚的包围，亦可切断英军整个远征军的退路。
1941年6月17日凌晨6点，第5轻装师和第15装甲师分别抵达了第一个指定目标，随之击败了英第7装甲师主力。隆美尔遂敦促两个装甲师大胆迅速地向哈勒法亚攻击。德军的行动完全出乎英军的意料之外，英军高级指挥官急忙下令部队赶紧撤退。事实上占领卡普措堡的英军没等总司令部下令，便先行撤出卡普措堡。他们烧毁了辎重，扔下伤兵不顾，几乎是死里逃生。英军全线退回了埃及境内。
丘吉尔寄予厚望的“战斧作战”以失败告终。此役英军损失969人，坦克100辆。德意军损失678人，坦克62辆，其中完全被击毁的只有12辆。
“战斧作战”后，隆美尔被希特勒晋升为上将。他的非洲军也升格为非洲装甲兵团。韦维尔则被丘吉尔解除了职务，奥金莱克将军接替他，为英中东军总司令。
1941年11月18日，“十字军远征”行动。丘吉尔的计划目标是彻底打败隆美尔，将德意联军驱逐出非洲大陆。这次英军进攻隆美尔误认为是一次威力侦察，只让第21装甲师迎敌。19日，英军攻占了西迪雷泽格机场。
11月20日晚，隆美尔意识到局势的严重性。于是放弃进攻托卜鲁克的计划，立即命令克鲁威尔的非洲军于21日向西迪雷泽格前进，“歼灭向托卜鲁克开进之敌”。22日，在88毫米高射炮的支援下，第21装甲师击溃了英军第4和22坦克旅，重新夺回西迪雷泽格机场。在另一翼，第15装甲师于晚间冲进英第7装甲旅阵地，大败该旅。
23日，双方展开了最激烈的坦克战。非洲军军长克鲁威尔将坦克排成一字长蛇阵，大炮和88毫米高射炮与之一同前进，两个步兵团则乘坐卡车紧跟在坦克后面。德军坦克、大炮、步兵一齐向英军迎面扑去，英军的炮弹和子弹呼啸着从他们头顶上掠过，坦克遭到重创后仍拼命往前冲，步兵指挥官则笔直地站在卡车上以鼓舞士气，当指挥官被击中后马上由下一级军官接替，最后仅仅是一名上尉承担了全团的指挥。
英军被这种无畏的气势震撼了，士气开始低落。克鲁威尔以蛮牛式的战术最终歼灭了英军第7装甲师残部和第1南非师大部。不过他自己也付出了高昂的代价，损失了坦克70余辆。尽管英第30军的损失比他大得多，但英军有大量的后备可以用来恢复实力，德国人却没有。
24日，隆美尔决定对英第8集团军的后方发动一次猛烈奔袭，迫使英军全线溃退。隆美尔亲率非洲军主力越过利埃边境向东挺进，以切断英军的退路。此举引起了英军的恐慌，第8集团军司令坎宁汉准备下令全线撤退，但前来督战的英中东军司令奥金莱克将军却看到：“敌人在夺取局部战术主动时曾获得过暂时的成功，但战略主动权仍操在我们手中，我们正在进攻，而他们正在溃败，这种全面的主动必须不惜一切成本来保住”。
他撤换了坎宁汉，任命里奇将军为第8集团军司令，指挥英军继续向西进攻。26日，英军新西兰师重新占领了西迪雷泽格机场，托卜鲁克守军也突破了封锁线。代替隆美尔在后方指挥部指挥的威斯特发尔上校在联系不上隆美尔的情况下，直接给第21装甲师发电，令该师调头向托卜鲁克开进，攻击新西兰师的后方。奥金莱克的决策挽救了第8集团军，英军的“十字军远征”结束。
27日，隆美尔回援后方。1941年11月30日，重新夺回西迪雷泽格，托卜鲁克又变成了一个孤城，但隆美尔也付出了沉重的代价。12月初他向希特勒报称：已摧毁英军814辆坦克和其他战斗车辆，击落127架飞机，俘敌9000人。德军死亡473人，受伤1680人，失踪962人。其中包括一师指挥官和16名其他军官，同时还损失了142辆坦克和大批其他装备。
隆美尔知道英军是不会就此善罢甘休的，而他的补给状况却不断恶化。1941年12月4日至5日晚，隆美尔忍痛放弃了对托卜鲁克长达242天的围困，有组织地将部队后撤。
1942年1月10日，隆美尔退回了他进入北非后的出发地卜雷加港，战线暂时稳定下来。
1941年底至1942年初，希特勒加强了在地中海的海空力量，并从东线战场抽出战争物资。于1942年1月5日给隆美尔卸下了50多辆坦克和2000吨燃油，使非洲装甲兵团的坦克很快增加到150多辆。得到这些增援后，隆美尔悄悄进行反攻准备，他对自己计划秘而不宣，意大利人和英国人都以为他准备继续撤退。
1942年1月21日早6点，希特勒电报隆美尔，宣布他的非洲装甲兵团升格为非洲装甲集团军，并授予他橡树叶奖章。隆美尔顿觉精神大振，兴冲冲地赶往前线。
8点30分隆美尔发起进攻。英军遭到突然打击，匆忙应战，英第1装甲师第一次交锋中就损失半数以上坦克。25日，隆美尔攻占了姆苏斯。接着，隆美尔佯攻迈基利，将英军兵力吸引到迈基利，隆美尔却猛攻班加西。29日攻陷班加西，隆美尔缴获大批战利品，其中包括1300辆急需的卡车。英第8集团军司令里奇被迫防放弃迈基利，退往贾扎拉防线。
以后的三个月，战线大致稳定在贾扎拉防线上。双方都在加强力量，积极准备向对方进攻。经过补充后，隆美尔拥有560辆坦克、其中230辆是意大利过时的薄皮坦克。得到加强的英军有849辆坦克，其中近400辆是新近装备的美国格兰特式坦克。此外还有420辆可派来增援的坦克。
1942年5月26日晚，隆美尔发布行动命令。当英军的注意力被意军吸引时，隆美尔率主力突击部队乘夜色掩护急速迂回贾扎拉防线。尽管第一天隆美尔达成了战术突然性。但隆美尔并未能如愿以偿冲到海边，从而切断贾扎拉防线上的那些师的后退。这天结束时，他离海边仍有近40公里，却损失了三分之一的坦克。
第二天，隆美尔继续北进，进展很小，损失很大。天黑时，他速战速决的企图已经失败，他只剩下150辆坦克可用了，而英军手里还有420辆。但英军并未能抓住战机将德军打垮。第8集团军司令里奇没有集结起他的装甲部队，协同打击共同目标，也没花力气打击德军的补给线。
危急中，隆美尔用88毫米高射炮的和反坦克炮阻止东面英军的进攻，同时组织部队向西面的西迪穆夫塔撤退，企图在英军雷阵中撕开一个缺口，恢复与从正面进攻的德意部队的联系，以便恢复一条供应自己部队给养的主要路线。激战至1942年6月1日，隆美尔终于在贾扎拉防线上的西迪穆夫塔英军阵地上撕开了一个宽10公里的缺口，打通了与后方的联系。英国人妄图堵住这个缺口，但里奇用兵过于吝啬，只拿出一半兵力。
1942年6月5日，英军发起进攻，但进攻重心未指向德意军重兵集结地，却误入了其反坦克炮阵前，70辆坦克中有50辆被毁。鉴于英军的攻势已失去声势，隆美尔遂于当日下午发动了一次漂亮的反击，将印度第10旅、英第22坦克旅的支援群及其后面的4个炮兵团包围起来。1942年6月6日，隆美尔对该敌的围歼开始了，印第10旅，英军4个炮兵团被全歼，只有英第22坦克旅得以逃脱。
接着，隆美尔于1942年6月10日攻占贾扎拉防线南端的比尔哈希姆，第二天从这里向北进攻。1942年6月12日，德军两个装甲师将英第2和第4坦克旅包围。英第4坦克旅一开始就溃不成军，英第2坦克旅和赶来增援的英第22坦克旅被迫撤退。激战至黄昏，英军损失了120辆坦克。1942年6月13日，隆美尔乘胜进攻。到1942年6月14日，只剩70辆坦克的里奇见大势已去，被迫把英军的残余部队拖出贾扎拉防线，向埃及边界撤退。
6月17日，隆美尔的部队进抵托卜鲁克要塞前，该要塞曾是他1941年的“肉中刺”。这一次隆美尔的进攻计划是：首先从西南面佯攻，吸引守军兵力。主力则扫过托卜鲁克，好向是准备向利埃边界方向追击一样，然后来个回马枪，集中在要塞的东南面，借夜色完成攻击部署。果然，英军对隆美尔的回马枪毫无防备。6月20日拂晓，在炮兵和空军的火力掩护下，德意部队从东南面向要塞发起了突然进攻。当日下午，非洲军攻占了托卜鲁克港并攻入城镇。6月21日，要塞司令克洛普率3.3万守军向隆美尔投降，隆美尔还缴获了足够3万人用上一个季度的物资和大量燃料。至此，隆美尔征服了整个昔兰尼加。
1942年6月22日，51岁的隆美尔被擢升为德国陆军元帅，达到了他一生中最辉煌的顶点。
