8月15日，意大利总参谋长安布罗西奥将军的参谋长朱塞佩·卡斯泰拉诺将军，前往西班牙拜访英国驻马德里大使，交给他一封巴多利奥元帅的信。信中表明意大利愿意无条件投降——如果意大利能加入同盟国的话；盟军一旦在意大利本土登陆，意大利政府立即准备加入同盟国对抗德国。
鉴于意大利新政府有投降意向，8月18日，正在魁北克举行会议的罗斯福和丘吉尔，命令艾森豪威尔派遣其参谋长美国沃尔特·比德尔·史密斯将军，和盟军地中海司令部情报处处长英国肯尼思·斯特朗将军，前往葡萄牙里斯本与意大利特使卡斯泰拉诺将军开始谈判。他们带去了在魁北克会议上经过充分讨论后决定的军事投降条件，其中包括意大利立即停止军事行动；海军和空军撤往盟军指定的地点并接受同盟国的指挥；立即撤回在国外各战场作战的军队；盟军有权使用意大利的机场和军事基地。
8月19日，双方在葡萄牙首都的英国大使馆会晤，同盟国代表递交通牒并通知卡斯泰拉诺：艾森豪威尔将军将按照现在交给他的这些条件，接受意大利政府的无条件投降。意方代表得到10天的期限，以便将此决定通知意大利政府。8月31日，史密斯将军在西西里岛再次会见卡斯泰拉诺。后者表示，由于意大利处于德国控制之下，停战不可能在同盟国要求的时间，即盟军完成登陆意大利以前宣布。在遭到同盟国拒绝之后，卡斯泰拉诺当晚即返回罗马请示其政府。
9月3日下午，在西西里，盟军代表史密斯将军和意大利代表卡斯泰拉诺将军经正式授权，签署了短期停战协定，生效日期为萨莱诺登陆日。届时，意大利将宣布投降，退出战争。这样，盟军进攻意大利本土的一个主要目的——将意大利逐出战争，在攻击开始之前就已达到。
希特勒对意大利新政府有可能与同盟国媾和并背弃德国，已有所预料，并且及时采取了对策。7月26日，墨索里尼倒台第二天，德军最高统帅部即命令原拟赴希腊担任指挥任务的隆美尔“在阿尔卑斯山集结部队，并做好进军意大利的准备”。8月16日，希特勒命令隆美尔及其总司令部越过边界，进入北意大利，借口是：减轻意大利人保卫北部领土的重担，以便他们增援南部，因为盟军随时会在南部登陆。尚未公开倒戈的意大利政府对此无法加以拒绝。就这样，9月初，隆美尔率领的8个德国师便在意大利的阿尔卑斯山边疆境内站住了脚，有力地支援了南部的凯塞林部队。
到9月3日意大利签署投降协定那天，意大利境内共有德军16个师，分为驻北部的B集团军群（司令隆美尔元帅）和驻中部、南部的C集团军群（司令凯塞林元帅）。两个集团军群都担负两项任务：第一，一旦意大利投降，两个集团军群便解除附近的意大利部队的武装并夺取其装备。第二，集团军群负责保持阿尔卑斯隘道畅通，使凯塞林的部队不致陷入包围，集团军群则负责击败盟军的登陆。
根据西西里岛杰拉反击战的经验，凯塞林确信，必须在盟军登陆过程中或在内陆，在其舰炮射程之外击败盟军的登陆行动。因此，他将部队部署在盟军最有可能登陆的海滩周围。如果水际防御失败，便横跨意大利半岛布置一系列防御阵地进行抵抗，直到德军完成兵力集结，发动反攻。可是，如果意大利人倒向盟军，德军将无法阻止盟军强大的登陆行动，在这种情况下，凯塞林计划将部队撤至比萨—里米尼一线。
驻守意大利南部的兵力为德军C集团军群所属第10集团军，司令为冯·菲延霍夫上将。除去对付意军的部队，该集团军仅有6个师用于阻止盟军登陆。其中，“赫尔曼·戈林”师和第15装甲榴弹师从西西里岛撤回后，正处于重新组建与训练阶段。第14装甲军只有一支部队（第16装甲师）达到满员标准，部署在萨莱诺湾周围的小山上。“赫尔曼·戈林”师能投入战斗的兵力只有5个营和1个连。此外，德军仅有120架歼击机和50架歼击轰炸机掩护意大利中部和南部。
1943年10月13日，意大利向德国宣战。
1943年9月3日凌晨4时30分，在海、空军的火力掩护下，英国第8集团军部队（加拿大第1师和英国第5师）实施“湾城”行动，在卡拉布里亚雷焦地域顺利上岸，未遇抵抗。第5师沿西海岸推进，加拿大第1师沿东海岸推进，一路无阻。当晚，英军主力部队占领雷焦、卡托纳和圣乔瓦尼，7天内推进160公里，于10日到达卡坦扎罗一线。
由于兵力不足，凯塞林无法阻止蒙哥马利的部队从意大利“脚趾”部向北推进，同时他也判断出“湾城”行动是支援作战，因此只派出2个师对英军进行阻滞战，用其余的师保护罗马和那不勒斯地区。凯塞林命令驻守在萨莱诺（他估计盟军会在此地登陆）的第16装甲师的大部兵力和1个伞兵团在登陆地区及其后面构筑工事，在海滩上敷设了地雷和铁丝网，在萨莱诺湾布设了水雷，从山上一直到海边都部署了火炮，此外还部署了坦克，以进行反突击。凯塞林还拟定了迅速向萨莱诺调集兵力的计划，准备在南部作持久抵抗。然而，隆美尔却主张放弃意大利南部和中部，而在波河流域南面的亚平宁防线上作最后的死守，因为这条防线缩短了海岸防线，守方据此可以以少胜多。希特勒折衷地采纳了隆美尔和凯塞林的建议，命令凯塞林在意大利南部进行抵抗，但又不给他调派足够的兵力来防守萨莱诺和那不勒斯，从而影响了凯塞林的反击准备工作。
9月3日至6日，参加萨莱诺登陆突击的各部队分别从奥兰、阿尔及尔、比塞大和的黎波里出发，并在西西里以北与从巴勒莫和特尔米尼出发的部队会合，然后于9月8日向萨莱诺驶进。当日下午6时30分，当盟军的北部和南部突击部队沿两条平行线抵进萨莱诺湾时，艾森豪威尔将军通过无线电广播了停战通知，宣布意大利无条件投降：“意大利政府已经命令其军队无条件投降。联合国家和意大利武装部队之间的敌对行动立即终止。现在，所有采取行动把德国侵略者从意大利国土上驱逐出去的意大利人都将得到联合国家的援助和支持”。约2小时后，意大利政府首脑巴多利奥元帅通过罗马电台宣布了停战宣言。
意大利与同盟国的停战协定公诸于世之后，德国即付诸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，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。看守墨索里尼的250名意大利宪兵数分钟内全部投降。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，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。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。
南路美军（第36步兵师）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。傍晚，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极不稳固。
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。美军趁机扩大桥头堡，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日黄昏前，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。
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，已有5个德国师到达萨莱诺地区，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集团军分而歼之，各个击破，先集中力量攻击一个登陆地段，然后再攻击另一个登陆地段。
9月13日，得到增援的德军发起强大反攻，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。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有效阻止了德军向海滩推进。到15日，盟军部队已巩固了自己的阵地。9月16日晨，德军集结兵力分两路对英军战区再次发动攻势，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。同一日，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，重新夺取登陆场代价太大，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上岸，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。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，意大利舰队根据停战协定，逃离******、拉斯佩齐亚和塔兰托等地，于9月10日抵达马耳他，正式向英国地中海舰队司令坎宁安海军上将投降。
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》。在9月3日签订的停战协定基础上，投降书进一步规定了“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。在同盟国的要求下，10月13日下午3时，意大利巴多利奥政府对德国宣战。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。
凯塞林尽管下令北撤，但仍向希特勒表示，他能够在罗马以南地区有效地进行阻滞战，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日命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，他们正准备在北部地区组织更坚固的防御。在整个10月和11月的前两个星期，德军一边进行后卫战斗，一边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，命令盟军暂停进攻。意大利战局陷入僵局。
至此，盟军已攻占了意大利南部，夺取了一系列重要的港口和机场，从而能迅速提供兵力及补给，为后来占领整个意大利创造了有利条件。
