8月30日晚11时，德、意军开始向英军防线南端的要塞发起进攻，打响了哈勒法山之战。英军的大纵深密集布雷区和空军的猛烈轰炸，使德、意军大受挫折，非洲军陷入死亡陷阱。第21装甲师师长冯·俾斯麦将军阵亡，非洲军军长内林将军身负重伤。31日黎明时，先头部队只越过布雷区12公里。上午8时零5分，隆美尔被迫停止战斗。半小时后，鉴于德军两个装甲师已突破至雷区尽头，隆美尔重新下令进攻，同时被迫修改计划，推迟向亚历山大和开罗的进军，将哈勒法山作为直接目标，全部兵力提前北转，尽快横跨哈勒法山脊，以避开右翼英军第7装甲师的威胁。于是，德，意军掉头直扑英军第22装甲旅的防守地段。蒙哥马利迅速派出第23装甲旅对保护布雷区的新西兰师和哈勒法山脊的第22装甲部队旅实施增援。至中午，德非洲军装甲部队主力伤亡重大，未能推进一步。这时，战场上刮起风暴，遮蔽了非洲军部队，英国空军只得停止轰炸。下午16时，德军进至山脊最有利的据点132高地对面。在轰炸机的配合下，集结在高地的英军坦克和火炮立即向德军开火。9月1日拂晓，德军第15装甲师企图包围英军第22装甲旅，遭遏制，被迫撤退，下午重新发起进攻，再次被隐蔽在工事内的英第10装甲师的坦克击败。蒙哥马利集中兵力，收紧包围圈。天黑前，德军曾3次试图突围，均未成功。
激战持续至9月2日上午，德军损失惨重，燃料严重短缺，未能前进一步。隆美尔被迫放弃进攻，于夜间命令其装甲部队逐步撤至8月30日的出发阵地。哈勒法山之战以德、意军失败告终。
在该战中，德、意军损失近3000人，其中死570人、伤1800人、被俘570人；损失坦克50辆、野战炮15门、反坦克炮35门、卡车400辆。英军损失1751人、坦克68辆、反坦克炮18门。从此，隆美尔军队进至尼罗河一线的最后希望破灭。他们完全丧失了主动权，再也无力发动攻势。这就注定他们在阿莱曼战役中的失败。
经过哈勒法山一役之后，英军士气大振。这是他们进入北非作战以来第一次赢得如此辉煌的胜利，英军总结出该战的经验，为下一步阿莱曼战役的胜利奠定了基础。如集团军各部队之间在战斗中协调一致；陆军和空军之间实行卓有成效的协同。尤其是英国皇家空军，发挥了高超的技艺，完全掌握了制空权，不断猛烈攻击德、意部队，将其钉死在地面上，使之无法按预定计划行动。此外，“超级机密”情报，以及在该战中运用的假情报、欺骗战术，也发挥了不容忽视的作用。这种欺骗战术被第8集团军司令蒙哥马利继续运用于阿莱曼战役。
哈勒法山一战失败后，隆美尔率部退至阿莱曼以西卡塔腊洼地的防线。防线正面宽60公里，纵深15～20公里，北濒地中海，南靠坦克无法通过的卡塔腊洼地，两翼不受威胁。
此时，德、意军经过长时间的沙漠地连续作战，体力、兵员、装备消耗均已达到顶点，而且迟迟得不到补充。在“超级机密”情报的帮助下，英国空军对意大利补给船队和北非港口实施了有力而准确的打击，给轴心国的后勤补给计划带来严重的影响。轴心国越来越清楚地认识到，没有夺取马耳他岛是一大失策。隆美尔估算，在1942年前8个月，他只得到所需最低补给量的40%。
在兵力对比方面，轴心国军队处于明显劣势。首先表现在装甲车、坦克等机动作战力量方面。1942年7月以来，英国第8集团军补充了大批装甲力量，组成精锐的第10装甲军（辖3个装甲师）；德、意非洲集团军虽然也有少量补充，但大都是非摩托化兵力，甚至将两支空降部队代替地面作战力量补充进来。鉴于装甲兵的机动性和攻击力适合于沙漠作战，轴心国军队补充的这些兵力几乎毫无价值。其次是空中力量对比，英军掌握绝对制空权，而且在配合步兵地面作战方面已积累了一定的经验。最后一点，即轴心国军队油料补给一直不足。在几次作战、追击行动中，德、意军均由于缺乏油料而中途退出战斗，前功尽弃。自他们楔入埃及以来，补给线越拉越长，图卜鲁克的供应远远不能满足需要；轴心国运输船队不断遭到盟军的空中和海上打击，往往未到北非港口便沉入海底。沙漠战中，没有油料足以置人于死地。作战开始之前，隆美尔仅剩4天的油料，弹药仅够用9天。
油料不足，隆美尔不敢再打他擅长的机动战。坦克在暴露的地域作战，也容易受到英军飞机的攻击。鉴于种种不利因素，隆美尔决定打一场阵地战：利用步兵坚守防线，不惜任何代价，阻止英军的突破。一旦英军楔入防线，立即采取反击手段将其消灭，以避免英军扩大突破口。
为此，隆美尔沿整个防线建立了8～13公里宽的防御体系。首先让部队占据坚固阵地，阵地最前沿设置了大面积布雷区。第一道雷区纵深约900～1800米，其后是无人地带，仅配置少数前哨加以监视；其后1800米处是主防线，由德、意军步兵重兵防守，配备高爆炸弹、火炮和反坦克炮。主防线之后配置装甲部队。整个布雷区威胁最大的是北部雷区，纵深达4500～8200米，共用了50万颗地雷。其中交错设置着拥有相当兵力的“防御点”，被称为“魔鬼的花园”。南部雷区虽不如北面庞大，但位置恰当，十分有利。
德、意非洲集团军拥有4个德国师、8个意大利师，其中包括4个装甲师和2个摩托化师。装备坦克489辆、火炮1219门、飞机675架，总计约10万人（德军5万人）。其兵力部署如下：德、意军混合编成的6个步兵师坚守主防线；德军装甲部队主力第21装甲师和第15装甲师各率一个意大利师（“利托里奥”师和“艾里特”师），分别防守战线南、北两端；德军第90轻装师作为预备队部署在北段后方海岸附近。为了支撑装备低劣、士气不振的意大利部队，隆美尔将德、意军混合编制，交叉部署，取得了预期效果，但同时也妨碍了隆美尔在危急关头对德军部队的集中使用。
英国第8集团军辖3个军（第10、第13和第30军），共11个师和6个独立旅，其中包括4个装甲师和2个装甲旅；装备坦克1200辆、火炮2311门、飞机750架，总兵力达19.5万人。
盟军的第8军不断施加压力，使隆美尔在非洲的军队被迫撤退。英军作战企图是，突破德意军的防御地域后，迅速向西挺进，占领昔兰尼加和的黎波里塔尼亚全境，配合即将在法属北非登陆的美英联军，将德意军全部逐出北非。
蒙哥马利的作战计划是分三路同时出击。第30军（辖澳大利亚第9步兵师、苏格兰第51步兵师、新西兰第2步兵师和南非第2步兵师）在北面担负主攻任务，负责突破德、意军防线中央以北的防御，在雷区打通两条通路，一条通往腰子岭，一条越过米泰里亚岭。之后，第10军的装甲部队（第1和第10装甲师）通过通路，在战线另一边的开阔地带占据阵地，迎战德军装甲部队的反击。
第13军（辖第7装甲师和第44、第50步兵师）在南面实施佯攻，分两路出击：一路在耶伯尔卡拉赫和卡雷特哈迪姆以东；另一路在更南面，向希迈马特和塔卡实施打击，诱使隆美尔相信英军主攻方向在南面，因而在那里保持强大的装甲部队。在牵制德军装甲兵的同时，第8集团军将首先对其步兵实施粉碎性打击，然后再以密集装甲群奋力追击德国非洲军的残余部队，并将其彻底消灭。这是蒙哥马利的一种新式沙漠地作战战术。他一改过去的先以密集的装甲群歼灭敌装甲部队、继而再扑向暴露的步兵的战法，而是首先歼灭德军非装甲部队，同时将德军装甲部队隔开，不让他们前往接应。
这一大胆的不合常规的战术引起英军装甲师及步兵指挥官的反对，但是，蒙哥马利力排众议，坚持了自己的做法。他预计，只要从翼侧和后方对扼守阵地的德军非装甲部队进行夹攻，采用“粉碎性”打击予以消灭，隆美尔的装甲部队就无法守住夺来的地盘。在这种情况下，隆美尔会由于补给不足而始终处于危险的境地，唯一的出路只有撤退。
为保障战役成功，蒙哥马利的进攻计划以两项内容作为基础：诈敌计划和作战计划。首先，对轴心国军队实施欺骗战术，使之相信英军的主攻方向在南部，然后，运用强大的火力优势，对北部防线实施大规模进攻。
诈敌计划要达到两个目的：尽可能长久地隐蔽英军发动攻势的意图；如瞒不住，则要使德军无法确定进攻日期和主攻地带。具体做法是，在北部，掩盖英军的真正意图和实际行动，而在南部，则要有意识地显示英军正在活动的假象，以诱使德、意军在南面集中兵力。英军在阿莱曼防线南端的后方一带，布置了假辎重卡车和假的弹药库，铺设了长达32公里的假的输油管，并且故意迟迟不竣工，给德方造成一种英军将到11月以后才发动进攻的假象。电台使用也日益频繁。
在北部，真正发起进攻的地段，作战运输工具和火炮都趁黑夜运入并仔细加以伪装。成百辆坦克隐藏在各种模拟车辆下面，卡车停在火炮阵地上。停放在后方的坦克和火炮运到前沿后，在它们空出来的地方放置了伪装物。9月下旬，在沙漠的开阔地上，步兵出击前使用的前沿狭长掩壕已于夜间挖成并伪装起来。
开战日定在月盈之夜的10月23日。这样英军便可借助月光安全有效地排除地雷，在德、意防线上尽快打开缺口，开辟雷区通路。作战代号为“捷足”。
10月23日21时40分，英军1200门火炮对德、意军整个阵地进行了猛烈袭击，最后集中在北部地区。不久，德、意军的通信网就被破坏，其司令部顿时耳目封闭。在英军强大火力的压制下，意军第62步兵团的部分兵力擅自离开防线，纷纷后撤。22时，英军第30军在战线北部开始进攻。与此同时，英军在南部发起攻击，牵制德军主要装甲部队。第30军所属第9澳大利亚师和第51苏格兰师投入战斗后，准备打通一条穿过布雷区的通路。在其南侧，新西兰师和南非师也投入进攻，以开辟一条南通路。同时，第4印度师从鲁瓦伊萨特岭上具有威胁性的突出阵地展开凌厉的攻势，楔入德军阵地。在英军战线北端，一个澳大利亚旅于特勒埃萨和地中海之间发起牵制性进攻。24日凌晨1时，英军越过德军前哨线，楔入其主防线，突破口宽度在9.6公里以上。到凌晨5时30分，第30军一半部队已达预定目标，两条重要的雷区通路均已打通。第30军各师和第10军所属第1、第10装甲师尾随在步兵后，分别开入北通路和南通路。
由于雷区纵深大，英军先头步兵部队和坦克在通路遭到越来越猛烈的炮火袭击，处于进退两难的境地。24日下午，苏格兰步兵师和第1装甲师重新组织进攻，杀开通路冲过了布雷区，新西兰师的第9装甲旅也越过了米泰里亚岭。但在其南侧进攻的第10装甲师遭到德、意军的顽强阻击，直到次日清晨仍无法推进。英军坦克被迫停留在米泰里亚岭背后，在最大射程上与敌交火，他们随时都可能被行动缓慢的步兵堵塞在后面，陷在狭窄通道内无法行动。不过，英军还是击退了德军第15装甲师的多次小规模反击。到傍晚，德军第15装甲师只剩下1/4的坦克能投入战斗。
第13军在南面的助攻也不顺利，所属第7装甲师和第44师都未能通过希迈马特北面的布雷区，被迫停滞于主阵地前。在各布雷区之间，第13军所属步兵按照蒙哥马利的“粉碎性”战术展开血战，未能奏效。为保存第7装甲师实力，蒙哥马利命令南部放弃进攻，北部仍按原计划继续强攻。
25日夜，在炮兵和轰炸机的强大火力支援下，英军不间断地向德、意军实行突击。午夜时分，英军攻克了北部的重要据点——第28号高地。接着，在此地集中兵力准备继续进攻，以便扩展他们在雷阵以西的桥头阵地。
在此期间，接替隆美尔任非洲集团军代理司令的施登姆将军，在战役开始后不到一天，便死于心脏病猝发，司令部一度发生混乱。9月23日回国治病的隆美尔应希特勒的要求，于10月25日晚匆匆返回阿莱曼前线指挥作战。他放弃以步兵固守阵地的原计划，命令第15装甲师和1个意军师于26日清晨向第28号高地发起反击。在英军的顽强抵抗下，德军进展迟缓。入夜，意军两个营占领高地的东、西两面。但高地仍控制在英军手中，成为一个重要的作战依托地。
此后，隆美尔动用了预备队第90轻装师，并于26日夜调遣南段第21装甲师率部分意军和炮兵前去增援北段。他明白，由于缺乏燃料，一旦英军再进攻南部，第21装甲师就无法重新返回。然而，德军当务之急是尽一切力量顶住英军在北部的进攻，隆美尔只有孤注一掷。27日上午，他命令各部队尽量利用一切可以使用的火炮，阻滞英军的攻击。接着，德军装甲兵对英军发动一系列进攻，但均告失败。
经过3天激战，英军损失较大，伤亡6000人，损失300辆坦克。蒙哥马利“开始意识到必须谨慎行事”。他决定在10月27日和28日暂停大规模进攻，重新调整部署：第30军和第10军进行休整，增补人员和装备；将南线第7装甲师调往北部战线，准备同澳大利亚师共同沿海岸公路一线发动决定性进攻；腰子岭和米泰里亚岭转入防御，由第13军防守；新西兰师改作预备队。
28日，隆美尔发现英军在第1道雷区前集结大量装甲兵力，预料将发生一场决定性战斗，于是，将南段剩余的德军和重武器全部调往北面。英军侦察机发现了德军的集结行动。28日中午，英国空军出动轰炸机，轰炸德、意军的集结部队，粉碎了隆美尔第二次反攻企图。这次失败是阿莱曼之战的转折点，隆美尔再没有可用于反攻的部队了。
至29日，德军已全部集结在战线北部，南部仅剩意军防守。这样，精锐的德军便不再和意军交叉部署了。据此，蒙哥马利及时改变计划，决定先在德、意两军的接合部（英军北部通路北端）给意军以决定性打击，然后在左翼重创德军。作战行动代号是“增压”。
“增压”计划规定，澳大利亚师要在10月30日夜至31日凌晨之前向北猛攻，到达海边，把德、意军的注意力引向北面。然后，在10月31日夜到11月1日凌晨前，在北通路北面，以新西兰师为主，在第9装甲旅和2个步兵旅增援下，向意军发起强大攻势，打开一个深远缺口。之后，第10装甲军通过缺口。