随着盟军地面部队陆上作战的一个又一个胜利，美英战略航空兵开始按照自己的既定方针，有计划地将作战重点转移到对德国本土的战略轰炸上来。其作战目标首先放在打击德国的合成石油工业，后转向德国本土铁路运输系统。通过对这两个目标系统进行卓有成效的打击，美英战略航空兵最终重创了德国的战时经济体系。
1944年7月4日，英战略轰炸机部队作战部长巴夫顿空军准将告诉英空军参谋长波特尔，英国轰炸航空兵已开始对德国的盖尔森基兴、斯特克拉德、韦瑟尔、汉堡等城市的石油目标进行轰炸，其中大部分作战行动是由为数不多的“蚊”式飞机实施的。仅有两次作战行动规模较大，每次都出动了近300架重型轰炸机，共投弹1000余吨。其中，第一次作战行动是在1944年6月12日夜间进行的，英国轰炸航空兵出动了294架重型轰炸机，突击了德国盖尔森基兴的诺斯顿工厂，造成了很大的破坏，使其产量急剧下降。6月18日，这是美军第8航空队第一次深入德国本土进行大规模轰炸作战。这一天，第8航空队的3个轰炸师几乎倾巢出动，总共有378架重型轰炸机参加了这次行动。其中，第1轰炸师的146架B-17重型轰炸机和第3轰炸师的88架B-17重型轰炸机分别轰炸了汉堡和汉诺威的炼油厂，共投弹581.5吨。在6月的最后10天里，美第8航空队又出动重型轰炸机521架次，突击了德国的鲁兰、不来梅、博兰等地的合成石油工厂，还突击了蒙特巴蒂尔和达格尼两地的油库。
1944年下半年的前3个月里，盟军逐步加大了对德国石油工业的打击力度。美第8航空队在7月7日、18日、28日和29日，先后突击了德国的卢茨肯多夫、哈雷、博兰、梅泽堡、莱比锡、基尔、不莱梅等地的石油目标。整个7月，美第8航空队、第15航空队和英国轰炸航空兵投在德国石油目标上的炸弹共计2.1万吨。盟军对德国石油工业规模日益增大的突击使德国合成石油产量急剧下降。7月份德国氢化法和费化法合成石油产量只有8.6万吨，仅及1944年头4个月平均月产量的1/4.
在两个月内，盟军投在德国石油工业目标上的炸弹总计为3.7万吨，致使德国合成石油生产状况进一步恶化。9月份，德国氢化法和费化法合成石油产量与1944年头4个月平均月产量相比，下降了92.2%。
美英空军最初对夺取德国上空的战略制空权没有给予足够的重视，致使在战略轰炸初期和中期的空中作战中屡遭挫折。随着经验教训的不断积累，他们逐步重视战略制空权的作用，但所采取的主要措施也仅限于突击德国的飞机制造工业，且收效甚微。只是在美英对德国合成石油工业实施战略轰炸后，才使美英战略航空兵收到出乎意料的战果。美军对德国氢化法合成石油工厂的轰炸，很快就使德国空军航空汽油的供应严重恶化。在对石油目标轰炸前的5个月，德国航空汽油平均月产量为16.8万吨，遭轰炸后的7个月的平均月产量降到2.99万吨，下降了82%。
施佩尔在7月28日给希特勒的报告中就已经提及，“如果对合成石油工厂的空袭继续进行，敌人像现在这样成功地节制我们的航空油料的生产，那么，到9月或10月空军按计划使用将是不可能的。”事实正是如此。从1944年秋季起，德国的战斗机对美英的轰炸机已无法进行有效的抗击。它们只能按兵不动、积蓄油料，间隔几日才能出动一次。油料短缺使德军飞行员的训练也受到极大影响，训练水平大大下降。他们每周分配到的油料只够飞行1小时，致使德军新飞行员的补充日益困难。
美英战略航空兵对德国合成石油工业的打击还严重地影响了德军装甲部队的作战活动。1944年12月，德军发动阿登战役时，因油料短缺，只能提供1.5个基数，不足德军装甲部队组织进攻所需要的正常供应量的1/3.由于缺少油料，德军进攻开始后，有一半火炮无法跟进，只能留在进攻出发地。坦克因缺油常常不能机动作战，只能做固定堡垒用，致使德军在进攻巴斯托尼的战斗中，火力严重不足，陷入被动，从而使盟军取得了防御作战的决定性胜利。
苏德战场上的德军装甲部队也同样受到缺油之苦。德国的西里西亚地区是德国武器生产的重要工业区。这一地区的得与失对苏德双方都有重大意义。为了夺取这一地区，苏军曾进行了半年的准备。德军为了阻止苏军的进攻，在维斯瓦河西岸建立了防线，德军第4装甲集团军在桑多梅日到巴拉诺夫的滩头阵地上集中了1200辆坦克准备固守，但由于油料严重短缺，坦克无法机动，很快被苏军消灭。1945年2月至3月，美英的轰炸造成德军油料短缺，严重地妨碍了德军航空兵和装甲部队的作战使用，大大加快了苏军在西里西亚的胜利。为此，斯大林曾评价说，美英对德国石油工业的轰炸，对加速苏军的胜利起了重要作用。
在对德作战的最后几个月中，美英战略航空兵在继续对德国石油工业突击的同时，又对另一个对德国经济产生严重影响的目标——德国的交通运输系统展开了大规模突击。
德国铁路运输是德国交通运输系统的骨干，战争爆发后，其运输负担极重。由于石油严重短缺，德国不可能用汽车担负长途运输任务，因而在德国交通运输中，铁路运输量居首位，占运输总量的72%，水路运输占25%，公路运输仅占3%。德国的原煤产地集中在鲁尔区，这里采掘的煤不仅用于满足鲁尔区内的工业生产的需要，而且还要运往德国其它地区。仅煤炭运输一项就占铁路运输总量的40%。再加上为了应付美英的战略轰炸，德国曾将大批工厂疏散，造成零部件和半成品的运输量大幅度增加，又进一步加重了铁路运输的负担。
1944年9月以前，美英对德国本土铁路系统的月投弹量最高不足5000吨。此后，美英开始对德国铁路运输系统进行大规模轰炸，月投弹量最高时超过5万吨。
9月5日，美第8航空队出动B-24重型轰炸机218架，其中，有183架突击了地处莱茵河畔的德国西南边陲小城卡尔斯鲁厄的铁路调车场，投下高爆炸弹463吨。9月8日，美军第8航空队出动300架B-24重型轰炸机，对这座小城的铁路调车场又投下了665吨高爆炸弹。
9月9日，美第8航空队又顺莱茵河北上，突击了莱茵河畔的曼海姆和美因茨，第8航空队出动419架B-17和337架B-24重型轰炸机，其中有387架B-17轰炸机和265架B-24轰炸机到达这两个目标上空，共投弹1798吨。9月10日，美军又调转方向回师南下，突击德国南部小城乌尔姆的铁路调车场，此战共出动B-24重型轰炸机247架，投弹630吨。
在尔后的10天内，美军重点打击德国的合成石油工厂和其他目标。9月下旬，美军又围绕着鲁尔工业区，突击了德国西北部、西部和西南部广大地区内的众多铁路目标，主要有科布伦茨、林堡、达姆施塔特、哈姆、索斯特、明斯特、路德维希港等地，其中规模最大的是突击路德维希港。在这次作战中，美军第8航空队出动534架B-17重型轰炸机，共投弹1133吨。
10月，美军的作战重点仍然是切断鲁尔区与德国其他地区的交通联系，作战地域是德国的西北部、西部和西南部，也就是说，仍围绕鲁尔工业区展开攻击。10月上旬盟军轰炸机突击了哈姆、奥芬堡、赖内、赫尔福德、美因茨、科布伦茨、奥斯纳布吕克等地的铁路调车场。10月14日开始，美军重点打击鲁尔工业区南部最重要的铁路枢纽，也是鲁尔工业区的最重要的南出口——科隆。这一天，美第8航空队的第1轰炸师和第3轰炸师有640架B-17重型轰炸机突击了科隆的两个调车场，总计投弹1740吨，作战中损失飞机2架。10月15日，美第8航空队的3个轰炸师一同前往科隆，这在第8航空队的作战中是前所未有的。美军这一天共出动各型轰炸机1212架，其中903架重型轰炸机到达科隆上空进行了突击，共投弹2500吨。10月17日，第8航空队再度出动，有1248架重型轰炸机再次突击了科隆，投弹2913吨。第2天，美军又出动少量轰炸机对科隆进行了补充轰炸。
10月下旬，美军又突击了德国的美因茨、哈姆、明斯特等地的铁路调车场。哈姆和明斯特是鲁尔工业区通往德国北部重要城市不来梅和汉堡，以及柏林方向上的重要枢纽。科隆是鲁尔工业区通往德国西南部和南部城市的最重要南出口。科布伦茨是鲁尔工业区通往德国西南部和南部广大地区的重要通道。美军突击鲁尔区这些与外界联系的最重要的交通枢纽，无疑给德国战时经济的正常运转以最沉重的打击。
11月7日，英军下达了打击德国本土交通系统的第2号交通计划。
1945年1月，英国轰炸航空兵投在德国交通运输系统的炸弹近2.3万吨，是整个战争期间英军投在交通运输系统最多的1个月。美军在这个月中，投在德国交通运输系统的炸弹约3.2万吨，其任务主要是破坏德国人对交通运输系统的抢修工作。在这个月中，美军对每一个交通目标突击时所用的兵力都不大，但打击的面很广，频率很高。1月上旬，美军作战8天，中旬和下旬，美军各作战6天，全月美军共作战18天，平均每1.7天就突击一次德国交通目标。美英战略航空兵在这个月里投在德国本土交通目标上的炸弹总数约5.5万吨，是对德国交通运输系统轰炸作战中投弹最多的一个月。
在美英战略航空兵持续打击下，德国铁路运输能力急剧下降，并严重影响到煤炭运输。在正常情况下，鲁尔区煤的外运量是每天2.2万车皮，1945年1月下降到每天9000车皮，仅达正常运量的40.9%。到1945年3月15日，情况更为恶化，施佩尔给希特勒的报告中说，每天只有2000～3000车皮离开鲁尔区，仅及正常运量的9.1～13.6%。早在1944年11月，德国各生产部门储备的煤已经由于铁路运输困难而入不敷出。德国优先保证的铁路用煤的储备量到11月5日比9月10日下降了44.2%。其它部门下降得更多。为此，施佩尔在11月11日给希特勒的报告中称：“我们正处在开战以来最严重的煤炭生产危机的边缘”。
美英战略航空兵对德国石油和铁路系统卓有成效的打击，使这两个系统基本上陷于瘫痪，并由此造成了石油、煤炭、煤气、电力等能源供应极度短缺，进而使各个生产部门都无法正常运转，生产急剧恶化，导致了德国战时经济的全面崩溃。