Ngày 1 tháng 9 năm 1939, trong lúc lục quân Đức mở cuộc tấn công Ba Lan thì đô đốc Karl Dönitz đệ trình dự án hải quân lên cấp trên là đại đô đốc Erich Raeder. Donitz cho rằng: Ông chỉ cần có 300 chiếc U-Boat loại tốt nhất (Klasse VII hay "tàu ngầm Đại Tây Dương") là ông sẽ đủ sức hạ gục nước Anh bằng cách tiêu hủy hệ thống thương mại đường biển của quần đảo này và bắt họ quỳ gối xin hàng sau vài tháng.[6] Dönitz đề xuất chiến thuật bầy sói (Rudeltaktik) với một toán nhỏ U-Boat tấn công ồ ạt nhưng nhanh gọn (đánh nhanh rút nhanh) vào các đội tàu của Đồng Minh. Trong khi các tàu hộ tống loay hoay truy đuổi một, hai chiếc nghi binh thì những tàu ngầm còn lại sẽ dùng ngư lôi và hải pháo phá hủy các tàu buôn mỏng manh không có vũ trang và không được hộ tống. Đây là một chiến thuật tác chiến tàu ngầm hoàn toàn mới. Trước đó, tàu ngầm thường được sử dụng để nằm đơn độc chờ phục kích tàu bè qua lại bên ngoài hải phận của đối phương. Đa số các sĩ quan hải quân Đức lúc bấy giờ (trừ đô đốc Donitz và các sĩ quan chỉ huy tàu ngầm) vẫn thường khinh bỉ tàu ngầm là "thiếu phong cách chiến đấu và hèn nhát" - so với những chiếc chiến thuyền đồ sộ hùng vĩ trong hạm đội. Erich Raeder cũng có chung suy nghĩ thiển cận như thế nên chỉ xin Hitler cung cấp tài chính cho thiết kế những tàu chiến lớn, còn 300 chiếc U-boat mà đô đốc Donitz xin thì được Reader cung cấp một cách rất cầm chừng và chậm chạp, mặc dù chi phí chế tạo của tàu U rẻ hơn so với tàu chiến lớn rất nhiều. Thiếu tàu, thiếu vũ khí, BdU còn thiếu cả nhân lực có "trình độ" chiến đấu vì phần lớn nam giới tham gia quân đội đều được biên chế cho lục quân Đức (Wehrmacht) và không quân Đức (Luftwaffe).

Hải quân Hoàng gia Anh trong thời kỳ này chống tàu ngầm bằng các tàu khu trục được trang bị máy nghe dưới nước (ASDIC) với pháo và thủy lôi tự nổ khi thả xuống tới độ sâu định sẵn (bom chìm). Trong thời kỳ năm 1920 - 1930, hải quân Anh không chú trọng phát triển chiến thuật chống tàu ngầm vì chiến tranh tàu ngầm bị Hiệp định Versailles cấm. Sĩ quan hải quân xem việc chống tàu ngầm tương đương như các công tác đơn thuần như rà thủy lôi mà thôi. Khu trục hạm có thể thả bom chìm chống tàu ngầm, nhưng trên thực tế, chỉ có ít đơn vị được huấn luyện công tác này.

'Thời kỳ sung sướng' (Tháng 6 1940 – Tháng 2 1941)

Đức Quốc xã xâm chiếm Na Uy vào tháng 4 năm 1940 rồi hai tháng sau nhanh chóng chiếm luôn Hà Lan, Bỉ, Pháp. Phát xít Ý gia nhập phe Trục vào tháng 6. Những thay đổi này ảnh hưởng đến cục diện chiến trường Đại Tây Dương như sau:

• Nước Anh mất một đồng minh hùng mạnh là hải quân Pháp. Chỉ một số nhỏ chiến thuyền của Pháp chạy thoát và theo Lực lượng Pháp tự do (của tướng Charles de Gaulle) đến Anh.
• Hải quân Anh phải phân tán để chống chọi hải quân và người nhái của Ý, lực lượng hải quân rất mạnh và đông đảo tại Địa Trung Hải.
• Từ các căn cứ Brest, Lorient, La Pallice và La Rochelle ở Pháp, U-boot có thể dễ dàng tấn công Đại Tây Dương và phạm vi hoạt động tăng cao hơn (trước đó tàu ngầm phải về lấy nhiên liệu và tiếp tế từ các căn cứ của Đức tại biển Bắc). Đức xây dựng nhiều hầm xi măng (bunker) cực kỳ chắc chắn và không có loại bom nào thời đó có thể đánh sập được chúng mãi cho đến khi bom động đất được phát minh và đưa vào sử dụng.
• Lực lượng tàu chiến của Anh dần dần bị hao mòn. Tàu bè bị kéo đến kéo đi khắp các chiến trường Na Uy, Hà Lan, Pháp, nhất là cuộc tháo chạy từ Dunkerque. Khi quân Đức hăm dọa tấn công Anh, các chiến thuyền Anh nằm phòng thủ tại biển Manche bị không quân Đức tấn công rất nhiều. Bảy khu trục hạm bị mất trong trận Na Uy, 6 chiếc trong trận Dunkerque và 10 chiếc trong cuộc oanh tạc của Luftwaffe trên biển Manche. Từ tháng 4 đến tháng 7 năm 1940, hải quân Anh mất 24 khu trục hạm, Canada mất 1 chiếc. Nhiều chiếc khác bị hư hại và buộc phải nằm lại cảng để sửa chữa.

Sau khi hoàn thành chiến dịch xâm chiếm các nước phía tây châu Âu, bộ tư lệnh của Hitler thả các U-boot trở về công tác cũ là bắn phá các đoàn tàu buôn chở tiếp tế của Anh. Cũng may cho nước Anh là các đội tàu buôn của Na Uy và Hà Lan nằm dưới kiểm soát của Anh (mặc dù các nước này đã bị Đức chiếm). Anh đồng thời thôn tính Iceland và đảo Faeroe để tránh không cho Đức chiếm lấy làm căn cứ hải quân.

Tháng 5 năm 1940, Winston Churchill nhậm chức thủ tướng Anh. Ông lập tức viết thư cầu viện tổng thống Hoa Kỳ Franklin Roosevelt giúp đỡ Anh ở Đại Tây Dương. Tổng thống Roosevelt cho Anh thuê lại (nhưng thực tế là bán) 50 khu trục hạm hết hạn sử dụng và bị loại khỏi biên chế do chương trình cắt giảm hải quân của Mỹ sau Hiệp ước Hải quân Washington (1922) với điều kiện Anh phải cho Hoa Kỳ thuê trong 99 năm các căn cứ tại Newfoundland, Bermuda và West Indies. Không còn lựa chọn nào khác, Churchill đành phải đồng ý. Đến tháng 9, 50 tàu khu trục này đã đến Anh. Hải quân Hoàng gia Anh phải tu sửa những con tàu này, từ động cơ cho đến vũ khí, vì chúng là những tàu cũ nên thường xuyên gặp lỗi kỹ thuật và một số phụ tùng, phụ kiện thì người Anh không có. Ngoài ra, họ cũng tăng cường khả năng chống ngầm cho chúng bằng cách lắp thêm sonar ASDIC thế hệ mới (ở mũi tàu), làm dài các ray thả bom chìm ở đuôi tàu, ... Nhiều tháng sau đó, các tàu khu trục này mới đủ sức ra trận.

Trong lúc hải quân Anh lâm vào thế khó khăn, hải quân Đức trải qua thời kỳ sung sướng (tiếng Đức: "Die Glückliche Zeit").[7] Các thuyền trưởng của tàu ngầm U-boot được vinh danh anh hùng chiến đấu, thay phiên nhau lập chiến công bắn phá tàu bè của Đồng Minh. Từ tháng 6 đến tháng 10 năm 1940, có tất cả 270 tàu lớn nhỏ của Đồng Minh bị bắn chìm.

Để phát hiện các đoàn tàu buôn có hộ tống của Anh trên biển rộng, hải quân Đức phải dùng máy bay trinh sát tầm xa Focke-Wulf Fw 200, bay từ Bordeaux (Pháp) và Stavanger (Na Uy). Tuy nhiên vì có nhiều xích mích giữa hải và không quân Đức nên các thuyền trưởng U-boot thường phải tự săn tìm và tấn công mục tiêu.

Bộ chỉ huy Anh lúc bấy giờ phát hiện được một điểm quan trọng trong công tác hành quân hộ tống tàu buôn. Họ nhận thấy rằng: Các đoàn tàu buôn lớn có ít hộ tống dễ tránh bị phát hiện hơn là đoàn tàu buôn nhỏ nhưng có hộ tống lớn.

Quân Đức giải mã được nhiều tín hiệu mật của hàng hải Anh nên có thể dự đoán hành trình của đoàn tàu buôn và nằm sẵn trước chờ phục kích. Tàu ngầm Đức thường tấn công theo chiến thuật bầy sói. Khi nhận được từ tín hiệu từ tàu ngầm chỉ huy, các tàu ngầm khác đồng loạt trồi lên mặt nước bắn phá tàu địch - thường là vào ban đêm. Các tàu hộ tống hải quân Anh lúc này rơi vào thế thụ động vì hệ thống ASDIC không thể dò được tàu ngầm khi chúng đã ở trên mặt nước. Do đó, khi tàu chống ngầm Anh phát hiện được tàu ngầm đối phương thì đã quá muộn, thường là sau khi 1/3 đội tàu đã bị quân Đức bắn chìm.

Chiến thuật tấn công theo kiểu bầy sói đạt nhiều thắng lợi nhất vào tháng 9 - 10 năm 1940, phá hủy rất nhiều các đoàn tàu tiếp vận của Anh. Ngày 21 tháng 9, đoàn tàu HX 72 gồm 42 tàu hàng bị 4 chiếc U-boot tấn công. Trong hai ngày đánh nhau, 11 tàu buôn bị chìm, 2 tàu bị phá hỏng. Tháng 10, đoàn tàu SC 7 bị tổn thất 59% hàng tiếp vận. Trận tấn công đoàn tàu HX 79 trong những ngày sau đó là chứng minh hiệu lực của tàu ngầm Đức trên xa khả năng phòng thủ của hải quân Anh. Hạm đội Đồng Minh gồm 2 khu trục hạm, 4 tàu hộ vệ, 3 tàu kéo và 1 tàu rà mìn bị tấn công và tổn thất 1/4 lực lượng trong khi không một chiếc U-Boat nào bị thương. Ngày 1 tháng 12, 7 chiếc U-boot và 3 chiếc tàu ngầm Ý tấn công đoàn tàu HX 90, bắn chìm 10 tàu chiến của Đồng Minh và phá hỏng 3 chiếc khác. Dönitz theo đó tăng cường và phát huy chiến thuật tấn công bầy sói.

Ngoài U-Boat, quân Đức còn sử dụng máy bay oanh tạc tấn công các tàu tiếp vận của Anh. Với kinh nghiệm từ chiến dịch Weserübung, một số phi đội thám thính và ném bom với tầm hoạt động xa như Focke-Wulf Fw 200 và Junkers Ju 290 được điều động ra biển và đánh chìm được gần 365.000 tấn tàu tiếp vận.

Tàu ngầm Ý tại Đại Tây Dương

Từ tháng 8 năm 1940, hải quân Ý đưa tàu ngầm đến căn cứ Bordeaux tăng cường lực lượng phe Trục tấn công hải quân Anh. Loại tàu ngầm Ý được thiết kế đặc biệt phù hợp với vùng biển ấm và nông Địa Trung Hải nhưng lại không thích hợp với chiến trường Đại Tây Dương lạnh và sâu. Tàu ngầm Ý bị đánh giá là yếu kém hơn loại Type VII của Đức (do công nghệ). Tuy vậy, tàu ngầm Ý cũng đạt được thành tích đáng kể: 37 tàu ngầm Ý bắn chìm 109 chiến thuyền và tàu buôn của Đồng Minh (tổng cộng 593.864 tấn tàu bè và hàng tiếp vận).[8] Hải quân Ý còn sử dụng loại tàu lặn nhỏ (ngư lôi người) với người nhái làm lung lay lực lượng hải quân Anh tại Gibralta.

Mặc dù hải quân Ý đạt nhiều chiến tích nhưng Đô đốc Donitz vẫn coi thường lực lượng này. Ông cho rằng lính Ý thiếu kỷ luật và dễ nao núng khi chạm địch, không hoạt động theo chiến thuật bầy sói săn mồi, không giữ liên lạc chặt chẽ với hải quân Đức. Chẳng bao lâu, lực lượng tàu ngầm Ý ngừng hoạt động chung với lực lượng của Đức ở Đại Tây Dương.[9]

Kỹ thuật dò tìm sonar

Kỹ thuật dùng tín hiệu sóng phát đi và ghi nhận phản hồi để phát hiện vật cứng trong nước đã có từ thời thế chiến thứ nhất. Tuy nhiên các khoa học gia Anh đi đầu trong phát minh phối hợp kỹ thuật này với bàn vẽ tọa độ để xác định vị trí của vật với mức chính xác khá cao. Khi kỹ thuật này được hoàn chỉnh và đem sử dụng tại chiến trường, quân đội Anh dần chiếm được thế thượng phong trong các cuộc săn đuổi trên biển.