8月30日，德军装甲师已在夜间沿沙漠小道向内陆运动，直接向阿拉曼战线的南端前进，隆美尔决定在那里突破英军防线。他们向沙漠推进了大约20英里，并在那里设下了前线指挥部。晚上10时，隆美尔的装甲部队开始朝英军布设的地雷阵推进。
8月31日凌晨，隆美尔的活动指挥部紧跟着他的军团搬到了克拉克山，他认为英军在这一地区的布雷防御不会很强。然而他错了。德国的士兵闯入了密集的布雷区。凌晨2时40分，整个阵地被英军照明弹照得通明，配有重机枪、大炮和追击炮的英军步兵扼守着这片布雷区。英军同时开始空袭。德军装甲部队被死死挤在布雷阵内，成为飞机轰炸的目标。卡车、运兵车和坦克被英军炮火击中，燃起熊熊大火。在战斗中，指挥第二十一师的俾斯麦将军被地雷炸死。
隆美尔在8时赶到战场时才获悉这一消息。他感到极为震惊。他继续错误地判断战局，不是后撤，而是继续实施强有力的进攻。并且，他不是按原计划向东推进32公里到达他左侧那座令人生畏的哈勒法山脊，再迂回过山脊从后方进攻敌军主力，而是相反，命令全军尽快横跨山脊。隆美尔修改作战进攻路线是蒙哥马利求之不得的。蒙哥马利决定彻底打破“沙漠之狐”不可战胜的神话。
16时30分，隆美尔的部队进展顺利，接着开始向北推进。这条路把他们带进了一片松软的沙漠。6时，一切不得不停顿下来。这时，他们已经面对着哈勒法山脊最占优势的132高地。天放晴时，集结在山脊上的英军坦克和火炮立即开火。这是一场空前未有的厮杀。德军装甲部队燃料短缺。整整的一天一夜，厮杀未曾间断。9月1日拂晓，隆美尔驱车前往战场时看到，在这片狭窄的地段上，到处布满了坦克的残骸。8∶25分，隆美尔命令装甲军团撤回到8月30日出发时的阵地。德军方面伤亡并不严重，536人死亡，38辆坦克被炸毁；而英军尽管牢牢站稳了脚跟，处于防御地位，却损失了68架飞机、27辆坦克和更多的伤亡人数。可是英军是可以进行补充的，但隆美尔办不到。
北非的高温气候和进攻尼罗河三角洲的不利处境，不仅使德军士兵付出了高昂的代价，而且隆美尔本人也在关键时刻病倒了。医生诊断他是低血压，而且有可能眩晕。这是由于长期的胃病和肠功能紊乱造成的，加上近几周的脑力和体力劳动过度疲劳及不利的气候影响，从而加重了病情。于是隆美尔不得不回国治疗，临时接替他指挥权的是德国另一位坦克专家施登姆将军。
就在隆美尔遭受着病痛折磨的时侯，9月14日，蒙哥马利在参谋长甘冈的协助下，制定出代号为“轻步”的进攻计划。该计划同时进攻德意军队的两翼，主攻位置在北面。首先由利斯将军指挥的第三十军发起进攻，在德军防线与布雷地带打开两条走廊，接着以拉姆斯登将军指挥的第十装甲军通过这些走廊，去消灭隆美尔的装甲部队。在南面，进行攻击的是由霍罗克斯将军指挥第十三军，其任务是诱使德意军相信英军的主攻方向在南面，掩护北面主力攻击。进攻日期定为10月23日夜。为保证进攻取得成功，蒙哥马利实施了一系列欺敌行动：在北方设置了大量的假卡车、假大炮，直到进攻发起前一夜才换上真家伙。在南面，则有意识地显示出正在扎扎实实准备进攻的假象，设置了假油泵房、假输油管道等，使敌人相信主攻将在这里开始。
交战双方各有8个步兵师和4个装甲师，但德意部队的兵员远远不足。每个师仅有6000多人，隆美尔的8．2万人中有1万余人因病失去战斗力，只有约7万人可以作战。蒙哥马利的军队则多达23万人。隆美尔只有坦克540辆，其中280辆是意军的老式薄皮坦克。而蒙哥马利却拥有坦克1440辆，其中包括美国提供的新式“谢尔曼”重型坦克300辆。德意方面在北非的作战飞机是350架，英军是1500多架。此外，英国空军和海军潜艇的协同作战还有效地破坏着德意军队的海上补给线。因此，无论在数量上还是质量上英军都占压倒优势。
10月23日，英第八集团军作好了全面的准备。蒙哥马利是一个极为严肃认真的人，从不放过任何细节。在阵地后方，2000名军务人员头戴红帽，手戴白色手套，指导坦克进入指定位置，并引导洒水车消除尘埃。工兵们集中了500个长柄探雷器，8800盏为装甲部队指示雷区的灯，还有120英里长的标志带，用于标示已清除地雷区的通道。而施登姆将军对这场即将临头的战斗一无所知。
晚9时40分，英军1000多门大炮同时向德意部队的炮兵阵地开火。炮声震耳欲聋，令大地为之摇动。炮火像暴雨一般倾泄到德意部队的阵地上。大量的地雷爆炸了，漫天飞沙走石，碉堡倒塌，掩体破碎。士兵被炸得血肉横飞。蒙哥马利的步兵在炮击开始后不久就进攻了，事先要求他们间隔3米，每分钟前进50米。一行行头戴钢盔的士兵，端着步枪，刺刀在日光下闪着寒光，令人不寒而栗。
工兵面临着艰巨的任务。虽然炮火已经炸掉了无数的地雷，但是要把敌军埋下的50万枚地雷全都清除干净是根本不可能的。工兵们试图清除一条7米宽的通道，能使两辆坦克并排前进。尽管工兵尽了最大的努力，但铒雷和地雷还是造成一些伤亡。探雷器不足也影响了推进速度。到拂晓时，排雷速度能否使装甲部队按时攻占它的目标，拿下敌军一个宽16公里，纵深8公里的突出部，看来并不是一件容易的事情。
英军吃力地穿过雷区以后，被敌人的火力压住了，敌军大部分阵地尚未彻底被摧毁。拂晓时分，英军的坦克无法前进，落在了步兵的后面，马达轰鸣着，水箱散发着热气。蒙哥马利要求他的部队保持高昂的战斗精神，他一直不打算放弃进攻。他按照客观的逻辑认为，投入战斗的900辆坦克是可以牺牲的装备，实际上也是这样。一个团的坦克已经处在敌军的炮火之下。有27辆坦克先后被击中着火，远远望去就像生日蛋糕上点燃的蜡烛一样。
英第八集团军的第三十军和第十三军分别在北南两个方向发起进攻。在北面，第三十军很快突破德军前哨防线向纵深推进。但到深夜，向前推进的第三十军和随后跟进的第十装甲军遭到德意军队的激烈抵抗。在布雷区开辟通道的过程中，英军进展十分缓慢，伤亡也大。在南面，第十三军的进展也不理想，进攻部队陷入地雷区中，到24日仍无法达到突破的目的。
在德意军方面，虽然外围据点的兵力能够英勇作战，但司令部在24日一整天却陷入群龙无首的混乱中。23日晚，施登姆将军亲自上前线去观察情况，途中由于心脏病突发，死在沙漠中，隔了几个钟头才为大家所知道。24日下午，希特勒打电话给正在养病的隆美尔，问他身体能否撑得住。隆美尔说还可以。于是，希特勒令他赶回北非前线，重握指挥权。25日晚，隆美尔便回到了他一个月前才离开的司令部。
26日清晨5时，仅仅休息了5个小时的隆美尔便驱车赶到了前沿，用望远镜观察英军方面的调动部署。到底是“沙漠之狐”，他完全判断出蒙哥马利的主攻方向在北面。于是隆美尔将后备部队从南部防线上调过来。27日，在挫败了英军每一次的突破企图后，隆美尔于当日下午3点投入装甲师主力。在步兵的配合下德军向位于腰子岭的28号高地发起反攻，但未能得手。在根本无法隐蔽的地段上，德军的反攻部队遭到英国空军的狂轰滥炸。
就在隆美尔的注意力集中在腰子岭的28号高地之时，蒙哥马利正在悄悄部署部队。蒙哥马利命令南面的第十三军转入防御，把第七装甲师调往北面，企图趁机包围歼灭隆美尔主力。而隆美尔也料到了这一手，也将更多的德军调往北面，仅把意军和不能打仗的德军留在南部。28日上午，隆美尔告诫部队指挥官，英军可能要包围德军，全军官兵必须决战到底，凡临阵逃脱和违抗命令者，无论其职位高低，一律军法论处。当晚，蒙哥马利果然向隆美尔发起围攻，激烈的战斗持续到29日晨，德军终于遏止了英军的进攻。
这时，隆美尔很清楚自己所面临的不利形势。他弹药缺乏，坦克和车辆所剩的燃油也不多了。如果他的部队坚守在原地，一旦英军突破防线，就会形成包围态势，德军必将彻底覆灭。29日中午，从意大利派来的一艘满载燃油的运输船被英空军炸沉，使燃料严重短缺的隆美尔雪上加霜。隆美尔不得不考虑向后撤退并建立新的防线的问题。29日下午，隆美尔命令所有非战斗部队先行撤到富卡防线以西的马特鲁地域，开始了神不知鬼不觉的撤退。
然而，隆美尔却不知道他的对手情况也不妙。尽管英军掌握着制空权，地面上的坦克、大炮和部队数量也占绝对优势。但自开战5天以来，英军伤亡了近万人，却仍在突破口上打转，而没有打进敌防线纵深。蒙哥马利眼见自己的打击撞到了钉子上，便再次改变了计划。鉴于隆美尔把德军主力集中在北方，把较弱的意军留在了南面，两者之间的接合部恰恰在英军原来的北部走廊的北端，所以蒙哥马利决定在德意两军的接合部上发起进攻。新计划取名“增压作战”。
11月1日夜10点，蒙哥马利的“增压”作战开始了。200门大炮同时向隆美尔防线的一段狭窄地段轰击达3个小时，成群的轰炸机潮水般地向该地区和后方目标狂轰滥炸。随后，英军第九装甲旅首先冲向德军防线。11月2日凌晨1时多，英军步兵和坦克已在近1000米宽的战线上突破了28号高地以西的防御工事。天刚放亮，英军成百辆坦克排成纵队涌向突破口。英军坦克向前穿插时遇到了德军反坦克火力的阻击。英军的一辆辆坦克被击中，燃起了火焰。但是，一些英军的坦克跃上了炮兵的阵地，把德军步兵压死在履带下。其中一些德意士兵惊慌地逃走了，另一些士兵则死在阵地上。上午11时，英军坦克群又突破了28号高地西南2～3公里的地段，并继续向前推进。隆美尔调集了他在这里的全部坦克进行阻挡，他本人还站在一座沙山上观察这次沙漠坦克大战。到下午1点，在英军第九坦克旅的后面，又有英第一装甲师等坦克部队赶来参加战斗。
令隆美尔惊骇的是，英军的数百辆美制“谢尔曼”式坦克可以在1000米的距离开火，德军坚厚的装甲连88毫米高炮也对它无可奈何。另外，英军还有飞机赶来助战，制空权完全掌握在英国人手里。战斗继续打了一个下午，德军拼死抵抗，总算守住了防线，使取得突破的英军未能长驱直入，且使英军付出了200辆坦克的惨重代价。然而，隆美尔的非洲军的两个装甲师已由9000人减少到2000余人，坦克也由29日的90辆减少到30辆。至于意大利人的那些粗制滥造的薄皮坦克，便大批变成了残骸在沙漠中慢慢地燃烧。
11月2日下午，隆美尔下定了从晚上开始撤兵的决心。他令装甲部队坚守到第二天早晨，以给步兵赢得脱身的机会。夜间，步兵师开始边打边撤出防线。11月3日晨，隆美尔请示希特勒，要求给予他完全的行动自由权，但希特勒命令隆美尔继续战斗，绝对不能撤退。于是，隆美尔只得违心地下令部队暂停撤退，并派副官回国面见希特勒述说实情，请求元首撤消那道灾难性的命令。
11月4日下午3点，英军在德意军队的防线上打开了一道20多公里宽的缺口，意第二十军全军覆没。隆美尔不再等希特勒收回成命，冒着被送上军事法庭的危险，断然下令撤退。晚上8时50分，希特勒终于同意撤退。就这样，隆美尔率德意部队开始了艰难的撤退。此时的隆美尔手中既无预备队，又缺乏燃料。然而，蒙哥马利没能及时察觉隆美尔的撤退行动，察觉后又用兵过于谨慎，没有抓住最有利的追击时机，使隆美尔的溃退之军摆脱了被全歼的恶运。
对英军来说，大追击也是一场噩梦。埋有碎金属片的假雷区和真雷区混杂在一起，那些魔鬼般的圈套引得英军上当受骗，弄得英军不是当场送命，就是炸伤致残。被遗弃的建筑物里也放置了铒雷，抽水马桶的手柄上也接上引爆线，甚至当人们展开或卷起图画时也能引起爆炸。这使追击的英军遭到重创并惶然不敢贸然前进。
此时的隆美尔已是疾病缠身，头晕目眩，但他率领着这支败下阵来的大军，终于穿过了北非海岸数百英里荒无人烟的沙漠。一路上，他们忍受着热带白昼酷热的煎熬，经受了疾风暴雨的吹打。这支首尾长达60英里的撤退大军，一路上经常遭到无情的空袭，士兵们在缺水少粮的情况下，仍然为掩护撤退进行着殊死的抵抗。11月9日，隆美尔终于带着德非洲军的两个装甲师、一个轻装师和一个步兵师的部分部队撤出埃及，退回到利比亚境内。
阿拉曼会战结束，德意联军阵亡万余人，伤1.5万人，被俘3万多人，共计损失5.5万多人。英军伤亡1.35万人，损失坦克500多辆。此次战役是北非战场的转折点。丘吉尔不无夸张地说：“阿拉曼战役以前我们是战无不败，阿拉曼战役以后我们是战无不胜。”
阿拉曼战役，标志着北非战争形势发生重大转折，英军取得了这次战役的全面胜利，预示着德意在北非的彻底失败，盟军取得了战略主动权。这次战役沉重地打击了德意法西斯在北非战场的军事力量，消除了法西斯对近东国家的威胁，大大鼓舞了英国和非洲人民打败法西斯的信心。阿拉曼战役与苏德战场的斯大林格勒战役、太平洋战场的瓜达尔卡纳尔战役一起，完成了第二次世界大战的战略转折。在英军向阿拉曼发动进攻的两个星期之后，也就是隆美尔从阿拉曼撤退的第四天，英美联军在法属北非各港口登陆，把德意联军彻底赶出北非的战略大决战开始了。
