Wybuch wojny morskiej z Wielką Brytanią 3 września 1939 r. zastał U-Bootwaffe nieprzygotowaną. Jej twórca i zwierzchnik (Führer des U-Boote, następnie Befehlshaber des U-Boote), komodor Karl Dönitz (w toku wojny stopniowo awansował on do stopnia Grossadmirala) uważał, iż do przecięcia oceanicznych linii komunikacyjnych Wielkiej Brytanii i zniszczenia jej handlu morskiego potrzeba co najmniej 300 okrętów podwodnych. Zakrojony z wielkim rozmachem program rozbudowy Kriegsmarine (tzw. Plan Z) przewidujący budowę m.in. 249 U-Bootów, miał zostać zrealizowany dopiero nie prędzej niż w połowie lat 40.
Jak wspomina Grossadmiral Erich Raeder, kierowany przezeń Sztab Wojny Morskiej "jednogłośnie zdecydował, że okręty podwodne będą główną bronią wykorzystywaną do prowadzenia takiej wojny, a wszystkie pozostałe siły floty muszą zostać użyte do wspierania wojny U-Bootów". Tymczasem jednak i U-Bootów posiadali Niemcy rozpaczliwie wręcz mało. Na ogólną liczbę 57 tych jednostek, do działań bojowych mogli skierować tylko 46, z których zaledwie 22 (głównie typów VII i IX) nadawało się do operacji oceanicznych. W opinii Karla Dönitza "rzadko kiedy jakaś formacja wojskowa ruszała na wojnę dysponując tak kiepskimi środkami". Co więcej, szybkie wprowadzenie systemu konwojów, uzbrojenie statków handlowych, dysponowanie przez liczne okręty eskortowe asdicem (hydrolokatorem), a następnie stopniowe wyposażanie ich w radar - wydatnie zwiększały szanse Royal Navy w walce z podwodnym zagrożeniem.  Pierwszą ofiarą atlantyckiej wojny podwodnej padł brytyjski statek pasażerski "Athenia", który 3 września 1939 został zatopiony przez U-30. Dowódca U-Boota, por. Julius Lemp storpedował "Athenię" bez ostrzeżenia, (niewykluczone, że uznawszy ją omyłkowo za krążownik pomocniczy). We wrześniu 1939 U-Booty, operujące jak dotąd w pojedynkę, zatopiły 48 statków o łącznej pojemności 178.621 BRT. Jak na razie też, w zdecydowanej większości przypadków, działały zgodnie z prawem międzynarodowym. Dopiero 10 października 1939 r., Dönitz wydał rozkaz, w którym ogłosił: "Każdy statek handlowy rozpoznany ponad wszelką wątpliwość jako nieprzyjacielski można storpedować bez ostrzeżenia". Znaczyło to, ze na Atlantyku rozpoczyna się nieograniczona wojna podwodna. Wobec wprowadzenia przez aliantów taktyki konwojowej, w październiku 1939 po raz pierwszy wysłano na Atlantyk "wilcze stado" U-Bootów. Wyniki nie okazały się zadowalające: zatopiono 16 statków, (i to z kilku różnych konwojów lub płynących samotnie) o łącznej pojemności 98.800 BRT, tracąc przy tym aż 3 U-Booty. Do końca roku 1939 niemieckie okręty podwodne zdołały zniszczyć 147 statków (509.321 BRT).
Pierwsze miesiące wojny podwodnej przyniosły U-Bootom kilka znaczących sukcesów w walce z brytyjską flotą wojenną.
- 17 września 1939 U-29 (dowódca Otto Schuhart), zatopił lotniskowiec "Courageous".
- 14 października 1939 dowodzony przez Günthera Priena U-47 przeniknął na wody bazy morskiej Scapa Flow, gdzie zniszczył    pancernik "Royal Oak".
- torpeda wystrzelona przez U-30 uszkodziła pancernik "Barham" (28.12.39).
- na minie postawionej przez U-31 ciężkie uszkodzenia odniósł pancernik "Nelson" (04.12.39).
- to samo spotkało lekki krążownik "Belfast" (21.11.39, minę postawił U-21).
Przed poważniejszymi stratami uchroniło Brytyjczyków wadliwe działanie niemieckich torped. Ono właśnie sprawiło, iż nie powiodły się ataki U-39 na lotniskowiec "Ark Royal" i U-56 na "Nelsona".  Pierwszy etap atlantyckiej wojny podwodnej dobiegł kresu wiosną 1940 r. W związku z zaangażowaniem niemal całości sił Kriegsmarine do inwazji Norwegii, również operacje U-Bootów na Atlantyku zostały faktycznie przerwane.  Operacje na brytyjskich liniach komunikacyjnych wznowiono dopiero w połowie 1940 r. i to w poważnie zmienionej sytuacji strategicznej. Wskutek upadku Francji, w rękach niemieckich znalazły się dogodnie położone (nad Zatoką Biskajską) bazy atlantyckie w Breście, Lorient, St. Nazaire, La Pallice i Bordeaux. Korzystające z nich U-Booty mogły łatwiej niż poprzednio wychodzić na Atlantyk oraz znacznie dłużej pozostawać w swoich rejonach operacyjnych. Zyskało to szybkie przełożenie na rozmiary strat zadawanych alianckiej żegludze. Dla niemieckiej broni podwodnej rozpoczął się pierwszy z jej "złotych okresów". Działania U-Bootów, koncentrujące się w rejonie na północny zachód od Irlandii (podejścia do Kanału Północnego), przynosiły niebywałe dotąd wyniki. Od maja do października 1940 zatopiono 287 statków (1.450.878 BRT), z czego 63 (352.407 BRT) w samym tylko październiku. W ciągu tego właśnie miesiąca U-Booty praktycznie rozgromiły dwa duże konwoje: SC-7 oraz HX-79, które utraciły łącznie 32 statki (154.715 BRT). Druzgocące uderzenie "wilczego stada" na SC-7 w nocy z 18 na 19 października 1940 roku, znane jest pod nazwą "Nocy Długich Noży". Szczególnie podczas niej zasłynęli tacy niemieccy dowódcy jak Otto Kretschmer (U-99), Heinrich Bleichrodt (U-48), Karl-Heinz Moehle (U-123), Fritz Frauenheim (U-101) i Engelbert Endrass (U-46). Wśród atakujących konwój HX-79 odznaczyli się m.in. Joachim Schepke (U-100) i Heinrich Liebe (U-38). Opracowana i przećwiczona jeszcze przed wojną taktyka zespołowego, nocnego ataku nawodnego święciła teraz tryumfy. Dobra passa "Szarych Wilków" trwała do wiosny 1941 roku. W marcu 1941 r., z szeregów U-Bootwaffe ubyła trójka jej największych asów: Otto Kretschmer, Günther Prien i Joachim Schepke. U-47 Priena został utracony w akcji przeciw konwojowi OB-293 8 marca 1941. Niedługo też później, 17 marca 1941, eskorta konwoju HX-112 zniszczyła U-100 Schepkego i U-99 Kretschmera. Z tych trzech wybitnych dowódców ocalał jedynie Kretschmer, który dostał się do brytyjskiej niewoli. Dwaj pozostali zginęli. Również następne miesiące 1941 r. (określonego później przez Dönitza "okresem pełnym trosk i zmartwień") miały się okazać raczej niefortunne dla U-Bootwaffe. 10 maja 1941 załoga pryzowa Royal Navy wdarła się na pokład tonącego, opuszczonego przez załogę U-110. W efekcie w ręce nieprzyjaciela dostały się maszyna szyfrującą Enigma oraz zestawy kluczy szyfrowych. W 1941 r. Brytyjczycy zdobyli też szereg innych cennych materiałów kryptologicznych, abordażując niemiecki patrolowiec "Krebs" (04.03.41) oraz trawlery meteorologiczne"München" (07.05.41) i "Lauenburg" (28.06.41).  Anglicy zdołali utrzymać te fakty w tajemnicy i ich służby łamania szyfrów, (bazujące na przedwojennym sukcesie polskich kryptologów, którym jako pierwszym udało się złamać szyfr Enigmy), uzyskały odtąd decydujący wgląd w korespondencję radiową Kriegsmarine. Kolejnym niepowodzeniem Kriegsmarine była utrata U-570, ciężko uszkodzonego przez brytyjski samolot patrolowy i zmuszonego przezeń do poddania się (27.08.41). Dało to nieprzyjacielowi możliwość dokładnego zapoznania się z U-Bootem typu VIIC (standardową jednostką U-Bootwaffe) i jego możliwościami bojowymi. Drugie półrocze 1941 r. nie było wprawdzie dla Niemców pechowe ze szczętem. Bardzo pozytywne efekty przyniosły patrole U-Bootów w wybrzeży Zachodniej Afryki. 7 jednostek operujących tam w okresie od maja do czerwca 1941 r., zaliczyło na swe konto 72 zniszczone statki (387.671 BRT). Wliczając straty zadane żegludze na Północnym Atlantyku niemieckie okręty podwodne zatopiły w tych miesiącach 119 statków (635.635 BRT). Pomimo ponoszonych strat U-Bootów przybywało. 10 listopada 1941 r. było ich w służbie 220 - z czego jednak tylko 57 w linii, a z kolei na głównym, północnoatlantyckim teatrze działań operowały ledwo 22. Dodatkowe bowiem przeszkody w prowadzeniu wojny podwodnej na Atlantyku, zrodziły rozkazy Kierownictwa Wojny Morskiej (wydawane na żądanie Hitlera), by kierować znaczącą część floty U-Bootów na wody Arktyki i Morza Śródziemnego. To w znacznej mierze dlatego znacznie zmalały straty alianckie w ostatnich miesiącach 1941 r.
Pod sam jego koniec U-Booty poniosły też dotkliwą klęskę na szlaku konwojowym pomiędzy Gibraltarem a Wyspami Brytyjskimi. Podczas bitwy z silną, zgraną i dobrze wyszkoloną eskortą konwoju HG-76 (14-22.12.41), wspieraną przez lotniskowiec eskortowy "Audacity" i lotnictwo bazowe, zginęło aż 5 okrętów podwodnych, (wśród nich dowodzony przez Engelberta Endrassa U-567). Mimo wielokrotnie ponawianych ataków ze składu konwoju zniszczono jedynie dwa niewielkie statki. Chociaż zatopienie także i "Audacity" oraz jednego z niszczycieli eskorty mogło stanowić pewną pociechę, to ujmując rzecz słowami samego Dönitza "rezultat był przygnębiający". W ostatnich miesiącach 1941 r. coraz też bardziej zaczęło być odczuwalne wsparcie, jakiego udzielała brytyjskim siłom eskortowym flota USA. Amerykanie, formalnie nie uczestnicząc jeszcze w wojnie, przejęli część odpowiedzialności za osłonę atlantyckich linii komunikacyjnych przed atakami U-Bootów. Znacznie odciążyło to Royal Navy, stale cierpiącą na niedomiar eskortowców, (pomimo przekazania jej 50 amerykańskich starych niszczycieli jeszcze we wrześniu 1940). Siłą rzeczy zaczęło też dochodzić do niemiecko-amerykańskich incydentów zbrojnych. Szczególnie drastycznymi z nich było storpedowanie 2 amerykańskich niszczycieli - USS "Kearny" uszkodzonego przez U-568 (17.10.41) oraz USS "Reuben James" zatopionego przez U-552 (31.10.41).  A przecież rok 1942 rozpoczął się dla Niemców szczęśliwie i miał przynieść szczytowe sukcesy ich broni podwodnej. 11 grudnia 1941 r. Hitler wypowiedział wojnę Stanom Zjednoczonym. Jeszcze w tym samym miesiącu 5 pierwszych niemieckich okrętów podwodnych (dużego zasięgu, typów IXB i C), wyruszyło ku Nowemu Światu, rozpoczynając operację "Paukenschlag". 3 z nich, skierowane pod Wschodnie Wybrzeże USA, zastały tam wprost wymarzone warunki do działania. Amerykanie, którzy nie wprowadzili do tej pory systemu konwojów i nie dysponujący w tym rejonie dostatecznymi siłami ZOP, drogo zapłacili za taki stan rzeczy. Łupem mizernej trójki niemieckich okrętów padło 13 statków o łącznej pojemności 85.866 BRT, (część jednostek zniszczono w drodze do lub z rejonu patrolowego). Jeden z tych 3 U-Bootów, U-123 Reinharda Hardegena, przeprowadził najbardziej efektywny patrol wojny, (początkowo przyznano mu zatopienie 10 statków o łącznej nośności 66.135 BRT - po wojnie zweryfikowano ten wynik do 7 statków i 46.744 BRT oraz dwóch dalszych, niezidentyfikowanych jednostek). Dalsze ciężkie straty wyrządziło Sprzymierzonym 12 U-Bootów (2 pozostałe "dziewiątki" pierwszej grupy i 10 okrętów typu VII B i C), działających w rejonie Ławicy Nowofundlandzkiej. Wliczając ich sukcesy, operacja "Paukenschlag" przyniosła zatopienie 41 statków (235.000 BRT). Głośne stały się sukcesy wielu nowych asów U-Bootwaffe, m.in. Ernsta Kalsa (U-130), Johana Mohra (U-124) i Ericha Toppa (U-552).
Po tym pierwszym, ciężkim ciosie Niemcy wymierzyli kolejne. Przeprowadzona bez strat własnych operacja "Paukenschlag" stanowiła mocny początek wielkiej kampanii na wodach obu Ameryk, które w pierwszej połowie 1942 r. obwołano "Rajem U-Bootów". Wprawdzie siły ZOP chroniące żeglugę u brzegów Stanów Zjednoczonych stopniowo krzepły, lecz wybór słabo bronionych akwenów po zachodniej stronie Atlantyku był bardzo szeroki. Komfort operacji U-Bootwaffe na zachodniej półkuli dodatkowo podnosił fakt, iż wprowadzenie ulepszonego modelu maszyny szyfrującej, na kilka miesięcy poważnie zakłóciło proces odczytywania korespondencji radiowej Kriegsmarine przez alianckie wywiady. U-Booty działały więc z wielkim powodzeniem w rejonie Zatoki Meksykańskiej, Morza Karaibskiego, Wysp Bahama, Antyli i Ameryki Południowej aż po Gujanę, (a z czasem i Brazylię).
W kampanii na tak odległych wodach szeroko wykorzystywano standardowe "siódemki". Radą na ich średni, więc na pozór niewystarczający zasięg okazały się specjalne zaopatrzeniowe U-Booty typu XIV, potocznie zwane "mlecznymi krowami". Od stycznia do lipca 1942 r., straty żeglugi Sprzymierzonych poniesione na wodach amerykańskich wyniosły 460 jednostek handlowych (ok. 2.300.000 BRT). Cena tylu zwycięstw był zaskakująco wręcz niska: 21 zatopionych U-Bootów.
Niepobity rekord najbardziej efektywnej operacji dalekiego zasięgu, ustanowiło 13 U-Bootów wysłanych w kwietniu 1942 r. na wody Karaibów i Zatoki Meksykańskiej. Zatopiły one 95 statków, których zsumowana pojemność wynosiła 482.843 BRT.
"Ogromne nadzieje, jakie Dowództwo Okrętów Podwodnych wiązało z rozpoczęciem działań na wodach amerykańskich, zostały spełnione z ogromną nawiązką" - napisał Dönitz. W połowie 1942 r. obrona Sprzymierzonych na przybrzeżnych wodach amerykańskich została wreszcie wystarczająco wzmocniona. Wprowadzenie konwojowania statków spowodowało spadek strat wyrządzanych żegludze przez U-Booty. Rosły natomiast straty tych drugich. Najowocniejsza kampania U-Bootwaffe zaczęła więc wygasać. Punkt ciężkości wojny podwodnej uległ przesunięciu z powrotem na północnoatlantycki szlak konwojowy.
"Dönitz bowiem, mając do dyspozycji środki używane do tej pory na tak odległych wodach amerykańskich, mógł je teraz użyć przeciw konwojom na wschodnim Atlantyku z cztero-, pięciokrotnie zwiększoną siłą" - napisał brytyjski historyk zmagań.
Wzrosło zatem natężenie operacji przeciwko konwojom. Od lipca do września 1942 r., zatonęły 32 niemieckie okręty podwodne, lecz jednocześnie Alianci utracili 302 statki (1.298.000 BRT), zniszczone przez U-Booty. Nie wszystkie operacje miały przebieg pomyślny dla Niemców. Nieraz nie udawało się w ogóle przechwycić konwojów, umiejętnie przeprowadzanych z dala od linii patrolowych U-Bootów. Czasami też rozwijający się atak przerywało pogorszenie warunków atmosferycznych. Sukcesy "wilczych stad" nie zawsze były zdecydowane. I tak w sierpniu 1942 konwój SC-92 stracił wprawdzie 11 statków (52.461 BRT), lecz jego eskorta zniszczyła 2 okręty podwodne. W przypadku SC-94, innego konwoju z sierpnia 1942 r., Niemcy ponownie zatopili 11 statków (53.241 BRT), tracąc jednak 3 U-Booty (jeden z nich, U-210, stoczył na powierzchni zaciekły pojedynek z kanadyjskim niszczycielem "Assiniboine", zakończony ostatecznie staranowaniem i zatopieniem niemieckiego okrętu).
Z kolei ataki na konwój ON-127 we wrześniu 1942 r. zakończyły się zatopieniem 6 statków (44.113 BRT) i 1 niszczyciela bez strat własnych dla U-Bootów. "Był to wyśmienity rezultat" - ocenił Dönitz. Przełom października i listopada 1942 r. przyniósł następne błyskotliwe zwycięstwo: zatopiono 15 statków (87.818 BRT) ze składu konwoju SC-107, tracąc przy tym 3 U-Booty, co nie tylko w opinii dowódcy niemieckiej broni podwodnej ponownie "było znakomitym rezultatem". Kilka dni wcześniej, pod koniec października 1942 r., U-Booty przechwyciły konwój SL-125, (ze Sierra Leone do Zjednoczonego Królestwa) i zatopiły 13 z jego statków (85.686 BRT) nie tracąc ani jednego okrętu. Rzeź nieszczęsnego konwoju odciągnęła wprawdzie uwagę Niemców od podążających do Północnej Afryki alianckich sił inwazyjnych na skutek czego atlantycka flota U-Bootów zareagowała na operację "Torch" z opóźnieniem. Mimo to i przy tej okazji odniosła kilka sukcesów - przykładowo, w nocy z 11 na 12 listopada 1942 r., U-130 zakradł się na pilnie strzeżoną redę Fedala, gdzie posłał na dno 3 transportowce (34.460 BRT), a 15 listopada 1942 r. Adolf-Cornelius Piening na U-155 storpedował i zatopił brytyjski lotniskowiec eskortowy "Avenger".
W listopadzie 1942 r. zanotowano największe w ciągu całej wojny straty żeglugi na Północnym Atlantyku. Wyniosły one 29 statków o łącznej pojemności około 163.000 BRT (był to zresztą najcięższy wojenny miesiąc dla całej żeglugi Sprzymierzonych, która z różnych przyczyn doznała uszczerbku w wysokości około 800.000 BRT). 12 września 1942 r. U-156 zatopił brytyjski statek "Laconia", przewożący m.in. włoskich jeńców wojennych. Dowódca U-Boota Werner Hartenstein zdecydował się rozpocząć akcję ratunkową, do której przyłączyło się m.in. kilka innych niemieckich okrętów podwodnych. Po zbombardowaniu ratujących przez amerykańskie lotnictwo, Dönitz 17 września 1942 r. wydał U-Bootom rozkaz "Triton Null", kategorycznie zabraniający ratowania rozbitków. Brytyjski oskarżyciel podczas Procesu Norymberskiego dowodził, iż niektóre sformułowania tego tzw. "Laconia Befehl", ("Ratunek ten sprzeczny jest z najprymitywniejszymi zasadami prowadzenia wojny, nakazującymi niszczenie statków i ich załóg."; "Bądźcie twardzi, pamiętając, że nieprzyjaciel nie troszczy się o kobiety i dzieci w atakach bombowych na niemieckie miasta".), świadczą, iż było to zakamuflowane polecenie mordowania rozbitków z alianckich statków. Trybunał Norymberski nie przychylił się jednak do tej argumentacji. Dönitz nie został uznany winnym wydawania zbrodniczych rozkazów i zachęcania do eksterminacji załóg zatopionych statków. Jesienią 1942 r. kryptolodzy Sprzymierzonych odzyskali możliwość łamania głównych szyfrów U-Bootwaffe, (książki kodów zdobyte 30 października 1942 r. przy okazji zatopienia U-559 na Morzu Śródziemnym umożliwiły odczytywanie nowego szyfru Enigmy). Ponieważ jednak na przełomie 1942 i 1943 r. Niemcy mogli wysłać do walki 212 U-Bootów, stosowana wcześniej taktyka unikania "wilczych stad", przez kierowanie konwojów na akweny wolne od podwodnego zagrożenia przestawała być skuteczna. U-Bootów było już zbyt wiele, by omijać ich linie patrolowe. Odtąd trzeba było forsować je siłą. W rezultacie doszło do największych i najkrwawszych bitew konwojowych w całej wojnie. Pod sam koniec grudnia 1942 r. ataki U-Bootów wyrwały 14 statków (74.461 BRT) z szeregów konwoju ONS-154, co Dönitz uznał za "dobre zakończenie roku w bitwie o Atlantyk".

Rok 1943 rozpoczął się dla U-Bootwaffe pod równie dobrymi auspicjami - w dniach 8-11 stycznia "rozbito w drobny mak", (jak ujął to brytyjski historyk) niewielki, lecz ważny konwój TM-1. Zatopiono wtedy 7 z 10 tankowców wiozących paliwo dla wojsk w Afryce Północnej. W lutym 1943 r. konwój SC-118 stracił 13 statków (59.765 BRT), zaś jego silna eskorta zatopiła 3 z atakujących go U-Bootów, (4 inne odniosły ciężkie uszkodzenia). Zdaniem Dönitza była to "chyba najbardziej zacięta bitwa z konwojem w tej wojnie", choć w tym decydującym okresie Bitwy o Atlantyk trudno doprawdy znaleźć bój o konwój, który cechowałby się małą zaciętością. Niemniej dramatyczna była np. walka U-Bootów z innym lutowym konwojem, ON-166: zniszczono wtedy 14 statków (88.000 BRT) w zamian za 2 okręty podwodne ("zdecydowany sukces" - ocenił tym razem Dönitz). W marcu 1943 konwój SC-121 poniósł ciężkie straty w wysokości 13 statków, (62.198 BRT), przy czym z atakujących go U-Bootów nie zatonął żaden. Konwój HX-228 przeszedł do historii dzięki błyskawicznej wymianie śmiertelnych ciosów, do jakiej doszło między niszczycielem HMS "Harvester" i korwetą Wolnych Francuzów "Aconit" z jednej strony, a U-444 i U-432 z drugiej. 11 marca 1943 "Harvester" staranował U-444. "Aconit" dobiła uszkodzonego U-Boota, jednak i obezwładniony "Harvester" został storpedowany przez U-432. Tego z kolei zatopiła "Aconit". W marcu 1943 r. miała miejsce największa podczas drugiej wojny światowej bitwa konwojowa. Bezdyskusyjne zwycięstwo przypadło w niej U-Bootwaffe. W dniach od 16-19 marca 1943 r., U-Booty atakujące dwa naraz konwoje, HX-229 i SC-122, zatopiły 22 statki (146.596 BRT) i 1 eskortowiec. Zniszczono tylko 1 U-Boota; 2 inne poważnie uszkodzono. "Było to wielkie nieszczęście dla sprawy aliantów" - napisał brytyjski historyk. To po tej właśnie klęsce zszokowani sztabowcy Admiralicji stwierdzić mieli: "Nie możemy już uważać systemu konwojów za skuteczną ochronę". W ciągu całego marca zatonęło na Północnym Atlantyku 49 statków o łącznej pojemności blisko 300.000 BRT. W Brytyjskiej Admiralicji paść miały później znamienne słowa: "Niemcy nigdy nie byli bliżej zerwania połączenia między Nowym a Starym Światem niż w ciągu pierwszych 20 dni marca 1943 roku". Dość optymistycznie zapatrujące się w przyszłość dowództwo U-Bootwaffe nie do końca zdawało sobie sprawę z tego, do jakiego stopnia wzrosły siły Aliantów i z jaką przewagą ilościową oraz techniczną przyjdzie się niemieckim podwodniakom zmierzyć jeszcze tej wiosny. Rosła liczba operujących nad oceanem samolotów patrolowych dalekiego zasięgu, które Sprzymierzeni rozmieścili nie tylko w bazach na Wyspach Brytyjskich, w Gibraltarze, Kanadzie oraz USA, ale także na Islandii i Azorach. Konwoje mogły też liczyć na wsparcie powietrzne ze strony lotniskowców eskortowych. Samoloty wyposażane były w radary, a uzbrajane m.in. w samonaprowadzające torpedy akustyczne. Znacznie od początku wojny unowocześnione środki zdalnego wykrywania (radar, którego fal nie wykrywały dotychczasowe niemieckie urządzenia ostrzegawcze, sonar oraz namiernik krótkofalowy) stawały się coraz groźniejszą bronią, szczególnie w rękach doświadczonych załóg alianckich jednostek do zwalczania okrętów podwodnych. Jednostki te, doskonale wyszkolone we współdziałaniu w ramach grup eskortowych i wspierających, były teraz dla U-Bootów przeciwnikiem co najmniej równorzędnym. Patrząc z perspektywy czasu, Dönitz przyznać miał po wojnie gorzko: "W tej sytuacji szansa na odniesienie sukcesu była zerowa".
W kwietniu 1943 r. wahadło poczęło więc wychylać się w drugą stronę. "Wilcze stada" nie powtórzyły już marcowych sukcesów, a mniejsze niż w poprzednich tygodniach osiągnięcia zaczęły przypłacać cięższymi stratami, np. w bitwach wokół konwojów HX-231, (6 zatopionych statków - 2 zatopione U-Booty) czy SC-129, (2 zatopione statki - 1 U-Boot zatopiony i 2 poważnie uszkodzone). Bitwa z konwojem ONS-5, (29.04-6.05.43, zatopiono 13 statków, 61.959 BRT, przy utracie 6 okrętów podwodnych), stanowiła dla U-Bootwaffe złowróżbne preludium klęski, jaka czekała ją na Północnym Atlantyku w maju 1943. W miesiącu tym niemieckie okręty podwodne operujące na Północnym Atlantyku, (m.in. przeciwko konwojom HX-237, SC-129, SC-130 i HX-239) zostały dosłownie zmasakrowane. Komunikaty od ginących U-Bootów, jeden po drugim docierające z głównego szlaku konwojowego do wstrząśniętego Dowództwa Okrętów Podwodnych, mówiły same za siebie:
- "Niszczyciel. Jestem atakowany. Tonę. U638..."
- "Atakują mnie niszczyciele. Bomby głębinowe. Opuszczamy okręt. U531..."
- "Jestem atakowany przez korwetę. Tonę. U438..."
- "Samolot. Bomby. Zostałem staranowany przez niszczyciel. Tonę. U-125..."
- "Atak z powietrza. Tonę 47N 05W. U663..."
- "Jestem atakowany przez samolot. Tonę. U529..."
- "Jestem atakowany przez samolot. Tonę. U89..."
- "Bomby głębinowe z trzech niszczycieli. Tonę. U186..."
- "Zostałem zbombardowany przez samolot. Tonę. U463..."
- "Straciłem kontakt. Jestem atakowany przez samolot. U640..."
- "Jestem atakowany przez niszczyciel. Tonę. U128..."
- "Niszczyciele. Samolot. Nie mogę się zanurzyć. U528..."
- "Jestem atakowany przez samolot. Tonę. U646..."

Straty U-Bootów szybko rosły do rozmiarów wręcz katastrofalnych. Tylko do 22 maja, ("Czarnego Maja", jak ochrzczono go w U-Bootwaffe), zatonęło ich 31. Z końcem miesiąca liczba utraconych okrętów podwodnych sięgnęła 40. W tym samym czasie Alianci stracili na Atlantyku tylko 41 statków (211.929 BRT). Dla Niemców była to porażająca klęska.
Dönitz, podówczas już głównodowodzący Kriegsmarine, okazał się realistą:
"Wyciągnąwszy z tego wnioski, kazałem okrętom podwodnym opuścić rejon północnego Atlantyku" - wspominał - W bitwie o Atlantyk ponieśliśmy porażkę. (...) Potężne siły obrony morskiej i powietrznej obydwu największych mocarstw morskich zdławiły wojnę podwodną...". Szala zwycięstwa w Bitwie o Atlantyk przechyliła się więc ostatecznie w stronę Sprzymierzonych.
Bitwa ta, choć rozstrzygnięta, trwała jednak dalej. Dönitz postanowił skierować U-Booty w rejony, gdzie spodziewał się słabszej obrony Aliantów. Inspirującą w tym względzie rolę odegrał zapewne sukces, odniesiony przez U-515 pod dowództwem Wernera Henke, który w nocy z 30 kwietnia na 1 maja 1943 ., atakując samotnie konwój TS-37 na wodach Afryki Zachodniej, zniszczył aż 7 statków (43.255 BRT). Jednakże wznowienie operacji na Karaibach, u wybrzeży Ameryki Południowej oraz Afryki Zachodniej przyniosło jedynie bolesne rozczarowania: 20 zatopionych statków w żaden sposób nie równoważyło zniszczenia 15 U-Bootów.



Wydany przez Dönitza rozkaz odpierania ataków powietrznych na powierzchni okazał się fatalny i przesądził o zagładzie wielu okrętów podwodnych. Mimo zainstalowania wzmocnionego uzbrojenia przeciwlotniczego, (niektóre U-Booty przebudowano wręcz na wyspecjalizowane jednostki do zwalczania samolotów), w obliczu często zmasowanych i długotrwałych nalotów nowa taktyka nie zdała egzaminu. Wśród jednostek utraconych w rejonie Morza Karaibskiego był U-615, który 7 sierpnia 1943 r., zatonął po bezprzykładnie heroicznym boju z alianckimi samolotami. Załoga U-Boota i jej poległy dowódca Ralf Kapitzky, zasłużyli sobie na najwyższą ocenę w oczach amerykańskiego historyka, który napisał iż "stoczyli jedną z najbardziej zażartych walk w historii wojen". Paraliżującym ciosem dla działań na odległych akwenach było zniszczenie przez Aliantów niemal wszystkich "mlecznych krów". Z racji dużego nasycenia patrolami powietrznymi, skrajnie niebezpiecznym rejonem dla U-Bootów stała się nawet Zatoka Biskajska. "Okazało się, że wszystkie części Atlantyku znajdowały się już pod silnym dozorem lotniczym - wspomina Dönitz - bądź to czterosilnikowych maszyn dalekiego zasięgu, bądź samolotów pokładowych z amerykańskich lotniskowców rozlokowanych w celu zwalczania U-Bootów także na środkowym i południowym Atlantyku. (...) Użycie lotnictwa angielskiego i amerykańskiego przeciwko niemieckim okrętom podwodnym wzrosło ewidentnie na wszystkich oceanach i takie już pozostało aż do końca wojny." Fiaskiem zakończyła się również starannie przygotowana próba powrotu na Północny Atlantyk. Mimo pewnego zmodernizowania U-Bootów (nowe urządzenia ostrzegawcze, silne działka pelot, a przede wszystkim torpedy akustyczne T5 "Zaunkönig") ich atak na konwoje ONS-18 i ON-202 w dniach 15-30 września 1943 r. zakończył się mniej niż umiarkowanym - o ile w ogóle - powodzeniem. Wbrew początkowym optymistycznym raportom, donoszącym o zniszczeniu 15 eskortowców i 9 statków, straty alianckie były znacznie niższe: zatonęły niszczyciel, korweta i fregata (druga fregata została poważnie uszkodzona i nie wróciła już do służby) oraz 6 statków. Zginęły zaś 3 U-Booty, a 3 inne odniosły uszkodzenia.

Choć i kolejne operacje na Północnym Atlantyku nie spełniły pokładanych w nich oczekiwań, wojnę podwodną prowadzono nadal. "Poza U-Bootem nie było bowiem żadnego innego środka, który mógłby związać siły wroga na tak wielką skalę" - uzasadnia Dönitz, którego zdaniem zagrożenie ze strony niemieckiej broni podwodnej wiązało chociażby liczne samoloty, które w przeciwnym razie zostałyby wykorzystane do bombardowania Rzeszy. Zdecydował więc, iż "należy pogodzić się ze stratami, choćby najdotkliwszymi i nieproporcjonalnymi do chwilowych sukcesów". Tych ostatnich było jednak coraz mniej. Od początku stycznia do końca maja 1944 r. działające na Północnym i Środkowym Atlantyku U-Booty wyeliminowały 4 statki (21.854 BRT), okręt desantowy i 6 eskortowców. Najcenniejszą niemiecką zdobycz w tym okresie stanowił lotniskowiec eskortowy USS "Block Island", zatopiony 29 maja 1944 r. przez U-549 (dowódca Detlav Krankenhagen). Sukces tego okrętu (zniszczonego zresztą przez osłonę jego ofiary) pozostał jednak odosobniony. Lotniskowce eskortowe operujące pośrodku Atlantyku były dla U-Bootów śmiertelnym zagrożeniem. Bardzo skuteczna grupa poszukiwawczo-uderzeniowa jednego z nich, USS "Guadalcanal", zniszczyła m.in. U-515 Wernera Henkego (09.04.44; znany as U-Bootwaffe dostał się do niewoli, w której popełnił samobójstwo) oraz zdobyła U-505 (16.04.44).  W efekcie alianckiej inwazji w Normandii (06.06.44) i wycofania się Wehrmachtu z Francji, w sierpniu 1944 r., U-Bootwaffe utraciła możliwości korzystania ze swoich atlantyckich baz, (choć niektóre z tych portów były okupowane przez Niemców aż do końca wojny). U-Booty stopniowo wyposażano w nowe zdobycze techniki, m.in. pozoratory radarowe oraz wabiki hydrolokacyjne. Najużyteczniejszym wynalazkiem okazały się "chrapy" - urządzenie pozwalające na poruszanie się w zanurzeniu przy pomocy silników spalinowych i ładowanie akumulatorów bez wychodzenia na powierzchnię, (co ograniczało możliwość wykrycia U-Boota radarem). Dowództwo U-Bootwaffe z utęsknieniem oczekiwało na wprowadzenie do walki jednostek o napędzie tzw. turbiną Waltera, które były zdolne do długotrwałego operowania w zanurzeniu i miały rozwijać wielką prędkość podwodną. Namiastkę tych prawdziwie rewolucyjnych okrętów stanowić miały budowane już U-Booty typów XXI (oceaniczne) i XXIII (przybrzeżne). Były to jednostki napędzane silnikami elektrycznymi, lecz również bardzo szybkie w zanurzeniu, trudne do przechwycenia, a same wyposażone w wydajne środki wykrywania i udoskonalone uzbrojenie. Pierwsze z tych okrętów zaczęły wchodzić do służby w roku 1944, ale do skierowania ich na morski front (szczególnie w większej liczbie) musiało upłynąć jeszcze wiele czasu. W ostatniej atlantyckiej kampanii U-Bootów, którą przyszło Niemcom stoczyć na wodach przybrzeżnych Wielkiej Brytanii, uczestniczyły więc głównie jednostki tradycyjnych (zmodernizowanych wprawdzie) typów. Zaopatrzenie w "chrapy" wydatnie wpłynęło na ich bezpieczeństwo. "Ku naszemu zaskoczeniu analiza działań (...) wykazuje nie tylko, że okręty starego typu mogą odnosić sukcesy, ale że straty jednocześnie uległy gwałtownemu zmniejszeniu" - odnotował w tym okresie oficer sztabowy BdU Günther Hessler. Z drugiej strony, sami Niemcy stwierdzili iż upowszechnienie chrap "spowodowało ograniczenie możliwości prowadzenia działań zaczepnych, ponieważ stałe przebywanie w zanurzeniu bardzo utrudniało jakiekolwiek poszukiwanie obiektów ataku". Okazało się więc, że U-Booty nie są już zdolne do zadania liczących się strat alianckiej żegludze. I tak np. od połowy sierpnia do połowy grudnia 1944 r. została ona uszczuplona tylko o 9 jednostek, (U-Booty zatopiły też 2 okręty wojenne). W tym samym czasie zatonęło 6 U-Bootów. Jednak, za sprawą potężnych sił do zwalczania okrętów podwodnych skoncentrowanych przez Sprzymierzonych na wodach brytyjskich, straty te szybko poczęły piąć się w górę: w styczniu 1945 r. wyniosły 9 U-Bootów, w lutym 1945r. 22, a w marcu 17. Mimo to, kampania przybrzeżna była kontynuowana - w nadziei że o zwycięstwie w niej (po którym miało nastąpić wznowienie wojny oceanicznej), zdecyduje masowe wprowadzenie U-Bootów nowych typów. Niemieckie rachuby były daremne. Przed zakończeniem działań wojennych zdążono skierować do walki tylko 1 U-Boot typu XXI (U-2511). W kwietniu i maju 1945 r. na patrole wyszły pierwsze U-Booty typu XXIII, było ich jednak zbyt mało (jedynie 5) by zmienić oblicze przegranej już wtedy wojny. Właśnie jeden z nich, U-2336, był ostatnim w wojnie U-Bootem, który zatopił alianckie statki handlowe. Były nimi norweski "Sneland" i brytyjski "Avondale Park", storpedowane 7 maja 1945. Ostatnimi U-Bootami działającymi na odległych wodach Atlantyku było 9 okrętów wysłanych w marcu 1945 r. pod Wschodnie Wybrzeże USA. W kwietniu i na początku maja 1945 r., US Navy zniszczyła 6 z nich. Z ocalałych dwa poddały się Amerykanom po kapitulacji Niemiec. Trzeci przedarł się do Argentyny, gdzie skapitulował 10 czerwca 1945 r.
U-Booty okazały się najgroźniejszą bronią morską III Rzeszy. W ciągu całej wojny zniszczyły 14.915.921 BRT alianckiego tonażu, (dla porównania, niemieckie pancerniki i krążowniki zatopiły 42.620 BRT, a rajdery pomocnicze 857 533 BRT). Około 13,5 mln BRT, przeważająca większość zadanych Sprzymierzonym przez U-Booty strat, przypada na wody Atlantyku.
W toku wojny podwodnej uległy zniszczeniu 784 niemieckie okręty podwodne. 632 z nich zatonęły w walce na morzu. Straciło życie 25.870 członków załóg U-Bootwaffe.