入侵義大利本土對英、美來說，所獲寥寥，頗令人失望。儘管義大利戰役牽制了德軍幾個師，盟軍從中又獲得了一些作戰經驗，但是，由於阿爾卑斯山的阻擋，就連奪取福賈的轟炸機基地的重要意義都被大大地降低了。同盟國發覺自己竟在一個次要戰場實施了一場規模很大、而戰略意義較小的陸戰。盟軍要取得更大的進展，就不得不在地形和氣候都十分有利於守方的情況下作戰。
對德軍來說，沃爾圖諾防線只不過是一條臨時防線，他們正準備在北部地區組織更堅固的防禦。在整個10月份和11月的前兩個星期，德軍一邊進行後衛戰鬥，一邊後撤至那不勒斯西北40英裡處的「冬季防線」。「冬季防線」是德軍在山坡上精心修築的擁有既設陣地的防禦體系。他們打算在此堅守儘量長的時間。這時，義大利北部和中部已處於納粹德國的嚴密控制之下。凱塞林元帥在隆美爾去法國之後，負責指揮德國駐義大利的所有部隊。他可以調動19個德國師來抗擊盟軍的14個師，而這14個師是第5集團軍和第8集團軍為對冬季防線發動全面進攻而調集的。
為了突破德軍的防線，艾森豪、亞歷山大和克拉克幾位將軍已著手擬訂一項在羅馬附近，冬季防線的後方迂迴實施登陸的計劃。登陸的目的是切斷敵人的主要交通線，並威脅敵之後方。達到上述第一個目的得最好的登陸海灘是在安齊奧，因為安齊奧位於羅馬東南37英裡，在阿爾本山以南20英裡，它扼守從羅馬通向德軍防線的公路和鐵路。
可是，現在大批登陸、上陸工具正在離開地中海前往英國，所剩下的登陸艦艇對義大利沿岸只能實施一個師規模的登陸突擊。因此，盟軍計劃在安齊奧的登陸突擊要在對德軍主要防線開始進行大規模的強攻之後才實施。只有當第5集團軍的大規模強攻能夠取得成功，並與登陸部隊可以進行相互支援時，盟軍才會實施安齊奧登陸。艾森豪將軍規定，沿義大利「靴部」向北推進的同盟國陸軍部隊必須在登陸開始後48小時以內到達可與安齊奧兩棲部隊會合的地點。因為根據他所掌握的艦艇，在登陸48小時之後，艾森豪不能確保對登陸場的補給。
1943年11月28日，蒙哥馬利的第8集團軍開始進攻冬季防線。兩天後，克拉克的第5集團軍也發動了進攻。由於德軍的頑強抵抗，加上連日陰雨，盟軍很快陷入了困境，進展遲緩。霪雨消耗了盟軍的戰鬥力，把土路變成了泥潭。在進攻開始後的三周內，陸軍前進不到10英裡；而德軍的新防線——古斯塔夫防線的右翼則牢牢地固定在離安齊奧近70英裡的蒙特卡西諾。顯然，盟軍迂迴行動的計劃已經行不通了。12月22日，亞歷山大在克拉克的建議下，經艾森豪同意，取消了安齊奧登陸作戰。
這時，邱吉爾親自幹預了這件事。1943年聖誕節，邱吉爾首相在突尼西亞會見了盟軍的主要指揮官，他堅持安齊奧計劃必須重新實施。他認為，迂迴行動的計劃一定要進行，而不要等待觀望盟軍對德軍防線的重新進攻能否取勝。邱吉爾說，不管安齊奧作戰能否成功地切斷德軍的補給線，這次作戰必將牽制和分散古斯塔夫防線的德軍兵力。不過，他也承認，在當時的情況下，僅用一個師的兵力進行登陸突擊確實太冒險。但是，由於取消了原定對孟加拉灣安達曼群島的作戰，盟軍就騰出了15艘步兵登陸艦供地中海戰區使用。此外，在邱吉爾的請求下，羅斯福總統同意將56艘坦克登陸艦繼續留在地中海一段時間，但他附加了兩個重要條件：1. 橫渡英吉利海峽的進攻仍應作為最重要的作戰；2. 邱吉爾必須放棄其堅持要對羅得島和愛琴海島嶼實施外圍作戰的主張在11月召開的德黑蘭會議上，邱吉爾宣稱，他之所以建議進攻愛琴海地區德軍佔領的島嶼，主要目的是為俄國開闢一條距離更近、並且易於防守的補給線。應該指出，這也是他在第一次世界大戰中實施達達尼爾-加裡波利(即現在的格利博盧)戰役的主要目的。邱吉爾說，另一個目的則是向土耳其提供空中支援，進而促使它站在同盟國一方加入戰爭。邱吉爾希望土耳其人能在同盟國的影響下進攻巴爾幹半島上的德軍。如果這一點辦不到，那麼，同盟國至少能夠使用土耳其的機場進行作戰。從這裡，同盟國可以攻擊德國人甚為依賴的羅馬尼亞的普洛耶什蒂油田。。就這樣，盟軍調集了足夠運送兩個師兵力的上陸工具和相應的登陸艦艇，以便在安齊奧實施登陸突擊。在邱吉爾看來，這些兵力已經足夠了，而艾森豪和其他人則認為，這些兵力根本不足以單獨實施一次進攻。邱吉爾對這些反對意見置之不理。當時，艾森豪即將離開地中海戰區，為他將要指揮的橫渡英吉利海峽的進攻做準備。他的繼任者，現作為地中海盟軍最高司令官的亨利·梅特蘭·威爾遜爵士採納了以兩個師兵力在安齊奧實施登陸的計劃。亞歷山大將軍也同意這一計劃。D日定於1944年1月20日。參戰的兵力是從第5集團軍抽調的美軍第3師、英軍第1步兵師，以及5個營登陸襲擊隊和1個傘兵團。
進攻安齊奧的地面部隊由J·P·盧卡斯陸軍少將指揮，海軍部隊則由美國第8艦隊第8兩棲部隊司令F·J·勞裏海軍少將指揮。為了按預定日期實施入侵，陸、海軍的參謀人員立即投入緊張的計劃工作。1月12日，即D日(在盧卡斯將軍的請求下，D日推遲到1月22日)前10天，計劃擬制完畢，並得到了批准。與此同時，為了防止德軍向其他地方轉移防禦部隊，第8集團軍準備對古斯塔夫防線施加壓力。1月17日，第5集團軍再次對卡西諾發動了進攻，其目的一方面是為了牽制住可能用於安齊奧的德軍預備隊，另一方面也是希圖動搖古斯塔夫防線。盟軍的空軍部隊，為了「封鎖登陸場」，開始對公路、鐵路，橋梁和敵人的機場實施猛烈的襲擊。1月19日，空軍報告說，他們已圓滿地完成了任務。
由於在薩勒諾灣進行的登陸預演很不理想，人們對即將實施安齊奧登陸突擊的兵力憂心忡忡。1月21日，這支登陸突擊部隊離開那不勒斯，前往安齊奧。為了欺騙敵人，他們採取了一條長達110海裡的迂迴航線。登陸部隊主要由坦克登陸艦、步兵登陸艇和坦克登陸艇進行輸送，這些艦艇攜載了大量的車輛人員登陸艇，用以遣送首批突擊波。通過仔細的偵察，盟軍發現灘頭陣地是由一些缺乏戰鬥力的德軍防守。發射火箭的登陸艦艇將在車輛人員登陸艇抵岸前數分鐘，以猛烈的射擊引爆海灘上的地雷。
在安齊奧的實際登陸，同混亂的登陸預演形成了鮮明的對照。事實上，它是第二次世界大戰中最順利的登陸之一。勞裡的部隊在H時(凌晨2時)準時抵灘，並迅速地排除了敵人埋設的地雷，解決了夜間登陸所必然出現的混亂。敵人在海灘上的抵抗很弱。這一次，突擊部隊真正達成了突然性，沒有艦炮火力準備的夜間登陸終於收到了預期效果。在盟軍進行突擊前的三個夜晚，凱塞林影影綽綽地意識到將有什麼事情發生。於是，他命令部隊做好戰鬥準備，防止盟軍在幾個地方(包括安齊奧)實施登陸。但是，在1月21日夜間，凱塞林聽從了參謀人員的勸告，解除了警戒命令，讓士兵們得到一定的休息。當凱塞林覺察到自己的失誤時，他立即調集突擊炮和數營兵力，通過在盟軍空襲後迅速修復的公路、鐵路和橋梁趕赴安齊奧。不過，他沒有來得及封鎖登陸場。另一方面，盟軍第5集團軍對卡西諾的進攻也未能獲勝，德軍依然堅守在那裡。然而，到D日日終，已有36,000名盟軍在安齊奧登陸，傷亡人數不到150名。儘管在D+4日那天登陸部隊遇到了強烈的風暴，但仍有將近70,000人、25,000多噸補給品、500門火炮和237輛坦克在登陸突擊開始後的第一個星期越過了海灘。盧卡斯和勞裡的任務是讓已上陸的人員、物資在岸上站穩腳跟；而凱塞林的任務則是牽制並擊退他們。
盧卡斯將軍面臨兩種選擇：或者在陣地得到鞏固之前向前推進，或者鞏固了陣地之後再向前推進。如果立即向阿爾本山推進，他的火炮就能夠在德國人調集兵力之前，封鎖住前往古斯塔夫防線的通道。這一行動可以實現原計劃中進攻安齊奧的主要目的。但是，這可能會導致德軍的反擊，從而切斷盧卡斯與海岸的交通聯繫。克拉克將軍意識到這一危險，便命令盧卡斯將軍只佔領和鞏固登陸場，並酌情向阿爾本山「進擊」，命令中故意使用了模稜兩可的措詞，紿盧卡斯以很大的迴旋餘地。盧卡斯從保守的角度去理解克拉克的命令，因而做了後一種選擇：部隊停下來，鞏固登陸場，在向內陸推進之前，迅速建立堅固的防禦。
安齊奧登陸使德軍陷入恐慌，暫時撤離了羅馬。但盧卡斯的謹慎作法使德國人得以重新估計了形勢，使凱塞林有時間加強防禦工事。由於進攻延緩了，盟軍未能突破敵人防線抵達阿爾本山，但德軍的反擊在盟軍的防禦工事、增援部隊和艦炮火力面前也停滯不前。結果，雙方陷入了對峙狀態。邱吉爾說：「我曾經希望我們拋上岸的是一隻野貓，結果卻是一條擱淺的鯨魚。」正如艾森豪和其他軍官所預料的那樣，最初的登陸突擊的勢頭太弱，無法完成任務，而增援部隊到達得太遲，除了鞏固登陸場之外，別無其他用處。不過，盧卡斯不應因其選擇不當而遭受責難，因為造成盟軍失利的主要原因是缺乏登陸、上陸工具。
援救登陸場的戰鬥本身倒是一個奇蹟。最初，人們認為海軍部隊和艦船只能勉強運送、補給和支援原先的兩個登陸師。但勞裡將軍卻設法撤走了大部分居民，並最終補給了7個師。解決的方法是採用了美國第7艦隊在太平洋戰區首創的一套補給方法：卡車和水陸兩用載重汽車預先在那不勒斯裝上補給品，然後開上坦克登陸艦，於夜間運往安齊奧；在這裡，卡車和水陸兩用載重汽車直接開到補給品堆集所。採用了這種辦法，原來一艘坦克登陸艦的卸載需要一整天時間，而現在只要一個小時就可以卸載完畢。到2月初為止，盟軍已建立了一種定期的海上運輸。每天，一支由6艘坦克登陸艦組成的運輸船隊運載著預先裝在300輛卡車上的1500噸補給品離開那不勒斯；每一星期，都有15艘坦克登陸艦從那不勒斯駛往安齊奧；每隔10天，就有4艘「自由」輪從那不勒斯或北非把補給品運到登陸場。與此同時，盟軍的海軍部隊不顧惡劣的氣候、登陸場周圍德軍的猛烈炮火、敵機炸彈的轟炸，以及潛艇的攻擊，繼續支援岸上的部隊和保護海上的補給線。在這一過程中，同盟國的海軍嘗受了截至當時為止在地中海上最大的艱辛。英軍損失了2艘巡洋艦、3艘驅逐艦、4艘登陸艇和1艘醫院船；美軍則損失了1艘掃雷艦、1艘水雷艦艇、6艘登陸艇和2艘「自由」輪。艦艇普遍遭到敵人，特別是敵機的破壞。
義大利戰區的僵局一直持續到1944年5月中旬。雙方在兩條戰線上都沒有取得什麼進展。當時的情況是，第5集團軍不僅沒有完成從兩翼包圍敵人的任務，反而被敵人分割成兩部分。而德軍卻利用了內線作戰的有利態勢，可以根據需要在安齊奧和古斯塔夫防線之間迅速地調動兵力。3月份，90,200名美軍和35,500名英軍擁塞在一個被135,000名德軍包圍的登陸場內，德軍裝備有各種口徑的火炮(最大口徑為280毫米)，這些火炮佔有良好的既設陣地，可以炮擊登陸場和停泊場的任何地方。德軍的炮火白天稀疏，黃昏後逐漸增強。夜間，登陸部隊還會遭到多次空襲。駐安齊奧的盟軍司令部設在一個酒窖裡。部隊也儘可能地尋找地下掩蔽部。但是，連綿不斷的陰雨使地下水位猛增，很快就灌滿了大部分散兵坑和地下掩蔽部。數以萬計的沙袋被用來構築簡易的地面掩體。盟軍的官兵們就在這種條件下度過了一周又一周，經常成為敵人火力的射擊目標。難怪在安齊奧盟軍的59，000名傷亡人員中，將近三分之一的人是死於疾病、過度疲勞和神經質，其餘有5000人死於戰鬥，17,000人受傷。
隨著春季的來臨，連綿陰雨逐漸停止，道路也變得堅硬起來。盟軍準備對古斯塔夫防線發動新的攻勢。截至5月份，盟軍在義大利投入了27個師，其中7個師部署在安齊奧，其餘的師則在主要戰線上同德軍對峙著。而這時凱塞林則擁有25個師用以抗擊盟軍。5月11日，盟軍對德軍的防線發動了全面進攻。19日，第5集團軍的一個法國軍終於突破了德軍在蒙特卡西諾的防禦陣地。盟軍沿義大利半島蜂擁北上。25日，一支由南向北推進的盟軍前衛巡邏隊和從安齊奧派出的巡邏隊會合了。6月2日夜間，德軍突然全線脫離接觸，倉皇向北撤退。6月4日，盟軍勝利之師兵不血刃地開進了羅馬，受到當地居民的熱烈歡迎。6月6日，在英國的盟軍部隊橫渡英吉利海峽，侵入了諾曼第。這樣一來，在歐洲戰場上，義大利戰線就平靜了下來。