意大利与同盟国的停战协定公布后，德国即付诸行动实施数周前准备的反措施——“轴心”方案：解除意大利军队的武装，接管意大利的所有政权机构和通信设施。该方案规定：击败意大利摩托化军，将在意大利本土、法国南部的意军（第4集团军）和东南欧的意军（驻南斯拉夫、阿尔巴尼亚和希腊的埃斯特集团军群，下辖第2、第9、第11集团军）解除武装、俘虏或解散，尔后占领罗马，并向意大利增调10个德国师。9月8日夜，黑暗笼罩着整个大地，德军开始包围罗马。意大利政府及王室乘2艘驱潜快艇离开罗马。9月10日，德军在与意军进行小规模短促战斗之后迅速占领罗马，并接管梵蒂冈城。德国宣称，意大利北部、法国南部和巴尔干国家的意大利部队已经全部投降。同日，意大利政府及王室成员到达盟军占领的意大利布林迪西地区，迅速成立起反法西斯的意大利政府机构。两天后，德国伞兵小分队在党卫队的奥托·斯科尔策内上校的指挥下，搭乘运输滑翔机在意大利阿布鲁齐山脉大萨索峰顶的旅馆附近降落，救出被拘禁在那里的墨索里尼。负责看守墨索里尼的意大利宪兵250人数分钟内全部投降。9月14日，墨索里尼在拉斯腾贝格“狼穴”大本营与希特勒会面，充当了设在意大利北部的傀儡政府首脑。
萨莱诺盟军登陆兵力为克拉克将军指挥的美国第5集团军，下辖美军第6军（4个步兵师）和英军第10军（2个步兵师、1个装甲师）。登陆正面宽约96公里，包括萨莱诺及其以南和以西海湾沿岸地区。开赴萨莱诺的盟军部队听到意大利无条件投降的消息后，盲目乐观，放松警惕，产生轻敌思想，这是导致登陆不顺利的因素之一。
9月9日凌晨3时30分，萨莱诺之战开始。盟军第一梯队3个步兵师分两路行动。北路英军（第46师和第56师）主要登陆地点在萨莱诺以南数公里的海滩。登陆伊始即遭到德军的猛烈炮击损失惨重。尽管有盟军舰炮的火力支援，第一登陆突击波仍遭到德军顽强抵抗。第一天内，先头部队向内陆推进了3公里，但伤亡重大，未能占领预定第一天要攻占的主要目标——萨莱诺湾、蒙特科维诺飞机场以及公路的交叉要道。可以说出战不到迟滞了盟军的登陆计划。
南路美军（第36步兵师）则在佩斯通附近的4个海滩上实施登陆。在没有舰炮和飞机火力支援的情况下，部队冒着德军的猛烈炮火靠近海岸，首批突击波的部队绕过德军的坚固支撑点，在指定的会合区集中。接着，水陆两用载重汽车把榴弹炮和弹药运送上岸。陷入德军火网之中的登陆部队用这些武器在直射距离上奋力抗击着德军的坦克和步兵。到中午，尽管个别海滩已被德军的火力严密封锁，但美军还是在其登陆地段建立了一个尚不稳固的立足点。夜幕降临时，美军左翼向内陆推进约8公里，右翼仍被阻于海滩附近。虽然第5集团军在头一天占领了所有预定的海滩，但在南、北这两个登陆地段的登陆场仍然处于极不稳固状态。次日凌晨，英军第56师占领机场及公路交叉点，德军第16装甲师遂将其大部兵力向北调往英军战区。美军借机扩大桥头堡，并以预备部队第45师大部登陆。在盟军的舰炮和飞机的火力支援下，至9月11日日终前，美军第36师向前挺进了15公里，英军的几个师占领了萨莱诺及其以南沿岸地带，纵深约20公里。德国人突然发现盟军的支援舰艇发挥了重大作用，立即将空中攻击的重点转向军舰，炸伤盟军战列舰和巡洋舰各1艘成效不大。
到9月12日，第5集团军的登陆场稍有扩大，但尚未达到规定的范围。同时，已登陆的盟军4个师仍被遏制在两个纵深浅近、彼此隔开的滩头堡。原计划第3天到达那不勒斯的希望落空了。到此时为止，德国已有5个师到达萨莱诺地区，他们集中了600辆坦克和机动炮，准备沿着盟军登陆地段的分界线——塞莱河向下游实施全面反击。德军的企图是对第5集团军采取集中兵力分而歼之作战策略，各个击破。
9月13日，得到增援的德军发起强大反攻，以迅猛之势冲进美、英军之间的缺口，将其截为两部，迫使盟军退至离海岸3公里以内的地方，处境极为危险。面对着这样的不利局势克拉克将军不得不要求休伊特拟订一个后撤北部盟军部队或南部盟军部队，并重新实施登陆的计划，同时要求盟军统帅部予以增援。为保住登陆场，盟军立即采取紧急措施，火速增援岸上部队。盟军向登陆场空降了美军空降兵第82师。14日，盟军地中海战场所有飞机出动轰炸德军及其运输线。同时，十几艘军舰发射的猛烈而准确的炮火攻击有效阻止了德军向海滩推进。由于增援的及时，到15日，盟军部队已巩固了自己的阵地。9月16日晨，德军集结兵力兵分两路对英军战区再次发动强大攻势，从各地集结兵力，企图扭转局势，遭到盟军火炮、舰炮、坦克和飞机的猛烈袭击，损失惨重，反击遂告失败。同日，追击德军部队的英国第8集团军部队在萨莱诺西南60公里处与美国第5集团军会师。
至此，盟军第15集团军群在亚平宁半岛构成了一条统一的战线。凯塞林认识到，重新夺取登陆场会付出很大代价，德军也没有足够的兵力兵器继续抵抗，遂决定放弃萨莱诺和那不勒斯，向北撤至沃尔图诺河后面的一条既设防线。
在萨莱诺登陆战中，盟军损失近1.5万人（第8集团军仅600人）；德军损失8000人。在实施萨莱诺登陆战的同时，英国第1空降师奉命占领塔兰托港，向福贾方向攻入意大利半岛的脚跟和小胫部分。9月9日下午，英国第1空降师6000人搭乘英国军舰，在2艘英国战列舰和1个驱逐舰中队的掩护下，经扫过雷的海峡向塔兰托疾驶，顺利驶进东面的意大利海军基地塔兰托港，占领了这个可供1个集团军使用的头等海港及其附近的各个机场，取得了不小成绩之后，英军越过意大利东南部，向北176公里处的福贾地区的重要机场进军。
与此同时，根据停战协定，意大利舰队逃离热那亚、拉斯佩齐亚和塔兰托等地，于9月10日抵达马耳他，并正式向英国地中海舰队司令坎宁安海军上将投降。
9月21日，意大利战场盟军总司令亚历山大将军下达继续进攻意大利的任务和未来作战计划：（1）巩固萨莱诺-巴里一线阵地；（2）占领那不勒斯和福贾；（3）占领罗马；（4）进攻佛罗伦萨和阿雷佐。预定在年底前夺占罗马及其机场和罗马以北的公路、铁路枢纽持尔尼。同时，盟军奉命全力追击沿意大利西海岸向北撤退的德军，予以歼灭。次日，有丰富战斗经验的英国第78师在东海岸的巴里登陆，加强了第8集团军陆上力量。27日，英军占领福贾，并向西北推进。此时，1/4的意大利领土已从希特勒军队占领下获得解放，前进的脚步更加坚定，被解放的地区也逐渐扩大。
9月29日，艾森豪威尔将军同巴多利奥元帅在马耳他英国“纳尔逊”号战列舰上，签订了全面的《意大利投降书》。投降书在9月3日签订的停战协定基础上，进一步规定了“意大利应遵守的其他政治、经济和财政性质的条件”。投降书条款明确规定，扩大同盟国在意大利的权利，将意大利领土上的一切物质财富置于同盟国控制之下。
10月13日下午3时，在同盟国的要求下，意大利巴多利奥政府对德国正式宣战。英国、美国和苏联三国政府发表联合宣言，“承认巴多利奥元帅所声明的意大利王国政府的立场，并且接受意大利国家和武装部队的积极合作，将它们看作在对德战争中的一个共同交战国”。
德军在撤退时为了拦截出击的盟军破坏了那不勒斯港及其城市，然而，同盟国海军很快疏通了那不勒斯港，支援陆军顺利通过了萨莱诺海滩。10月1日，第5集团军进入那不勒斯。10月3日，盟军沿东海岸对北面80公里处的泰尔莫利发动突击，从而牢牢控制了福贾地区的所有机场。这些机场成为同盟国空军从南欧出发，对欧洲的德国占领区实施战役空袭的主要基地。
凯塞林下令北撤，但仍向希特勒表示，他能够在罗马以南地区实施有效地阻滞战，并要求批准他构筑一条“冬季战线”，这是从罗马以南地区横贯亚平宁半岛最狭窄处的一连串防御阵地。鉴于迟滞盟军进攻意大利的行动有效，希特勒同意了凯塞林的要求，于10月1日下令在未来数月坚守罗马以南防线，而不是继续北撤。
10月6日，盟军抵至沃尔图诺河至泰尔莫利一线。对德军来说，这里只是一条临时防线，为他们在北部地区组织更坚固的防御争取更多的时间。在整个10月和11月的前两个星期，德军在进行后卫战斗的同时，后撤至那不勒斯西北40英里处的“冬季防线”。11月15日，亚历山大将军鉴于部队打得太艰苦进展日渐缓慢，命令盟军暂停进攻。意大利战势陷入僵局。
至此，盟军已占领了意大利南部，夺取了一系列重要港口和机场，从而能迅速提供兵力及补给，为尔后占领整个意大利创造了有利条件。