1940年6月開始的大西洋之戰第二階段，由于德國相繼占領了法國、挪威，原先極其不利的海上態勢頓時改觀，德國海軍迅速在挪威和法國沿海各港口建立潛艇基地，特別是從位于比斯開灣的洛里昂、布勒斯特、圣納澤爾、拉羅舍爾和波爾多等港口出發，潛艇可以直接進入大西洋，比從德國本土基地出發，航程足足縮短了800千米，連250噸級的小型潛艇也能進入大西洋，而大型潛艇更是能夠到達大西洋中部海區活動，而且潛艇在消耗完了所攜帶的彈藥、燃料和物資后，也不再需要長途跋涉返回本土基地補給，可以就近駛往比斯開灣港口進行補給和檢修，因此鄧尼茲對于這些基地的建設非常重視，親自來到比斯開灣各港口監督建造工程，還將潛艇部隊的指揮部前移至法國洛里昂。
7月開始隨著潛艇供應船的服役，可以在海上對潛艇進行燃料、魚雷和食品的補給，更是大大提高了潛艇的在航率和第一線活動的巡航時間。7月前平均至少需要2.35艘潛艇才能保障1艘潛艇在海上戰斗巡航，7月以后這一比率下降到1.84：1，因此德軍潛艇總數雖從開戰時的57艘減少到53艘，但在大西洋上執行戰斗巡航的潛艇數量卻增加了一倍，平均每天有10至15艘潛艇在海上活動。這些潛艇分散部署在不列顛群島以西海域，英國運輸船隊的航線上待機，一旦發現單獨航行的船只，立即予以攻擊；如果發現護航運輸船隊則迅即向位于洛里昂的潛艇部隊司令部報告，并盡量保持與船隊的接觸，隨時報告船隊新的航行、航速和位置，鄧尼茲則迅速指揮在附近海域活動的潛艇向船隊所在海域集結，然后于夜間開始集群攻擊，天亮前結束攻擊利用白天再趕往下一個攻擊陣位，入夜后再次組織攻擊，這樣連續一個夜晚接一個夜晚反復攻擊，直至船隊到達目的地。
同一時期，由于德國空軍的空中威脅，英國將從加拿大開來的護航運輸船隊的航線改到了愛爾蘭和蘇格蘭之間的北海峽，這樣一來就導致了北海峽入口和蘇格蘭以西海域，經常擁擠著大量船只，成為德軍潛艇最理想的狩獵海域。加上英國海軍因為在挪威戰役和敦刻爾克大撤退中很多驅逐艦被擊沉擊傷，還要保留大量的驅逐艦以應付德軍可能的入侵，所以英國的護航軍艦數量減少了很多，這給了德軍潛艇絕佳的機會，而且德軍潛艇經過數月作戰已經積累了突破英軍護航軍艦警戒的豐富經驗，同時得到德國空軍和意大利潛艇的有利配合，7月中旬開始鄧尼茲終于有了足夠的潛艇開始實施被稱作“狼群戰術”的集群攻擊戰術。這一時期中無論單艇還是集群作戰都取得了巨大的戰果，1940年的夏秋季節，也就被稱為德軍潛艇的第一個“黃金時期”。
6月德軍潛艇擊沉58艘，28.4萬噸；7月擊沉38艘，19.6萬噸；8月56艘，26.8萬噸；9月57艘，29.5萬噸，10月63艘，35.2萬噸。英國的船只損失直線上升！
從7月開始，英國從航線起始點兩方向擴大護航范圍，從英國開往加拿大和美國的運輸船隊，由英國海軍的護航軍艦護送至西經17度，至10月又擴大為西經19度。但大西洋航線上中間一段是沒有護航的，這一海域也是德軍潛艇活動最猖獗的海域，直到紐芬蘭附近海域才由加拿大海軍前來接應。
8月英軍Ⅶ型機載反潛炸彈開始投入實戰，這是在200千克圓柱形反潛炸彈基礎上研制出來的，炸彈頭部有圓形整流罩，尾部有尾翼，能在空中保持穩定的姿態，采用水壓引信，只有落水后到達預定深度在水壓作用下才會爆炸，不會給飛機造成損害，而且威力比老式炸彈大得多。與此同時，英軍還研制出了機載AS—Ⅶ型雷達，能夠在較遠距離發現水面狀態的潛艇。但這些裝備在實戰中并未取得明顯收效，英國軍事工業的科學家進行了仔細分析研究，發現深水炸彈水壓引信定深過大，常常在潛艇下方爆炸，便迅速改為淺定深引信。英國科學家還發現，在目視情況下，通常都是潛艇首先發現飛機，因為英軍飛機黑色涂漆在天空的淺色背景襯托下，是個非常明顯的黑點，根據海鳥的腹部一般都是白色的情況，英國空軍以白色涂漆飛機和黑色涂漆飛機進行對比試驗，果然白色涂漆飛機被發現的距離要比黑色飛機遠30%，據此英軍迅速將所有反潛飛機下部都涂成白色。——但這些措施還需要時日才能發揮出作用。
8月17日，希特勒下令對英國實施全面海上封鎖，潛艇有權擊沉任何進入封鎖海域的船只，中立國船只只要進入封鎖海域，同樣是合法的攻擊目標。這樣潛艇部隊被束縛的手腳徹底解放了，潛艇艇長開始大顯身手，積極投入到了“噸位競賽”中，涌現了一大批名噪一時的王牌艇長，如U—47號艇長普里恩、U—99號艇長克雷斯特施默爾、U—100號艇長舍普克、U—46號艇長英多拉斯、U—101號艇長弗洛恩漢，尤其是前三位艇長被譽為三大王牌。
在這一黃金時期里典型的戰斗有9月間SC—2護航運輸隊和HX—72護航運輸船隊，10月間SC—7、HX—79和OB—229護航運輸船隊的護航戰。
早在8月30日，德國海軍代號為B機關的情報處密碼科破譯了英軍關于SC—2運輸船隊航線和與護航軍艦會合海域的密碼電報，根據這一情報，德軍調集U—47、U—65、U—101和U—124共4艘潛艇前往攻擊。
9月6日，U—65發現了運輸船隊，但還沒來得及報告船隊位置就被英軍護航軍艦驅走了，直到午夜過后，U—65號才再次發現船隊并引導U—47前來。U—47借助夜色掩護，采取水面攻擊戰術對船隊連續實施攻擊，一口氣擊沉了3艘運輸船。
9月7日白天，英軍水上飛機和軍艦竭盡全力，將德軍潛艇驅走。這才保障了當晚船隊的安全。
9月8日夜間，U—47和U—65號潛艇再次成功突破了護航軍艦的警戒，實施了攻擊，U—47又取得了擊沉1艘運輸船的戰績。
9月9日凌晨，正在附近海域活動的U—28和U—99號潛艇也趕來，加入到攻擊的行列，U—28擊沉了1艘運輸船。天亮后，圍攻船隊的潛艇才被驅走。
此次護航戰，英軍護航艦依靠目視觀察和聲納探測，無法及時準確發現德軍潛艇，也就無法組織德軍潛艇對船隊的夜間水面攻擊，損失了5艘運輸船，計2萬余噸。
9月20日U—47發現了從加拿大開往英國的HX—72運輸船隊，該船隊編有41艘運輸船、1艘驅逐艦和4艘護衛艦。此時U—47只剩下了一條魚雷，所以無力采取攻擊，只好一面跟蹤船隊一面召喚附近潛艇盡快趕來。天黑后首先趕到的U—99號對船隊實施了攻擊，擊傷3艘運輸船，其中1艘后終因傷勢過重而沉沒，其余2艘因傷掉隊后被其他潛艇擊沉。天亮前，U—48也進行了攻擊，擊沉了1艘運輸船。
9月21日入夜后，U—100號潛艇突入船隊中間，艇長舍普克充分發揮其高超的駕駛技術，連續進行了長達四小時的攻擊，一連擊沉7艘運輸船，護航軍艦對其竟一籌莫展，毫無辦法。
9月22日清晨，英軍2艘驅逐艦趕來加強護航力量，并將正企圖進行攻擊的U—32號潛艇驅走，這才結束了船隊噩夢般的航程。此次護航戰中，德軍潛艇尤其是U—100號表現出色，總共擊沉了12艘運輸船，計7.7萬噸。
10月，德軍集結在北海峽附近海域的潛艇多達10艘，積極展開破交作戰。
10月17日凌晨，U—48號發現了從加拿大開往英國的SC—7船隊，該船隊由30艘運輸船和5艘護衛艦組成，艇長布萊克勞特少校果斷實施攻擊，擊沉了2艘運輸船，并向潛艇司令部報告了船隊的航速、航向、船只數量等情報。天亮后U—48被英軍的水上飛機發現，隨即遭到了深水炸彈的攻擊。水上飛機并且引導驅逐艦對潛艇所在海域進行了連續深水炸彈攻擊，潛艇雖然沒有遭到損傷，但被迫長時間潛航，以致失去了與船隊的接觸。這讓正忙于調兵遣將的鄧尼茲心急如焚，好在U—38號及時趕到，重新發現了船隊，這才使鄧尼茲能夠迅速調集U—46、U—99、U—100、U—101和U—123號潛艇在船隊航線前方組成了巡邏線，張網以待。
17日晚U—38號首先發難，搶先發起攻擊，擊傷1艘運輸船，但U—38很快就被護航軍艦驅走。
18日黃昏后，船隊闖入了潛艇巡邏線，遭到了上述5艘潛艇的圍攻，船隊的隊形被徹底打亂，德軍潛艇乘機大開殺戒，擊沉了19艘運輸船，擊傷5艘，其中U—99號戰果最為輝煌，擊沉6艘擊傷1艘。天亮后，U—99、U—101和U—123都用完了所攜的全部魚雷而返航。
19日夜間，另兩支HX—79和OB—229護航船隊也經過這一海域，同樣遭到了德軍潛艇的猛烈攻擊，HX—79船隊損失12艘船只，OB—229船隊損失2艘船只，參戰的潛艇大都用完了攜帶的魚雷陸續返航。
這三支護航運輸船隊總共有35艘商船被擊沉，損失噸位達16萬噸。
在1940年7月至10月間，德軍潛艇的黃金時代里，德軍以6艘潛艇的代價，擊沉英國及其中立國運輸船217艘，總噸位達110萬噸。
面對如此慘重的損失，丘吉爾首相只得向美國總統羅斯福求援，8月羅斯福總統秘密派遣以葛萊姆上將為團長的軍事代表團前往英國，與英國進行會談，并制定美國一旦參戰后在大西洋與英國海軍合作的計劃，英國還將一年來在海戰中所取得經驗和情報，以及雷達等先進技術無償提供給美國。在此會談基礎上，美英參謀長于1941年1月至3月在華盛頓舉行了秘密談判，簽訂了“ABC—1”協定，協定中規定不論美國是否參戰都將擔負起在北大西洋護航的主要責任。
同時經多次磋商，1940年9月2日美英達成協議，英國將其在巴哈馬群島、牙買加群島、安提瓜島、圣盧西亞島、特立尼達島和英屬圭亞那等地的海空軍基地九十九年的使用權，同時將紐芬蘭的阿根夏和百慕大島基地無償提供給美國使用，換取美國50艘超齡服役的舊驅逐艦。這一協議已經改變了美國的中立地位，引起了德國的極大不滿，希特勒隨即下令取消潛艇襲擊美國商船的最后限制，甚至還產生了奪取大西洋中部某些島嶼的想法，但德國仍盡量避免與美國發生直接沖突，同時嚴令海軍艦艇不得攻擊美軍艦艇。
9月5日羅斯福發布命令，沿美洲大陸海岸設立中立海區，或稱“安全海區”，由美軍大西洋艦隊組織對中立海區的巡邏和為航行船只提供護航，同時宣布將驅逐中立海區里參戰雙方的作戰艦艇。實際上聲稱嚴守中立的美國海軍從一開始就將在該海區航行的德國商船位置通報給英國海軍。
進入11月，德軍潛艇的輝煌時代終于告一段落，由于長期在海上作戰，大批潛艇迫切需要檢修和維護，因此能夠出海的潛艇數量大大減少，平均每天在大西洋上游獵的潛艇才區區5艘！而且大西洋上惡劣的天氣也嚴重影響了潛艇作戰，使得11月德軍潛艇擊沉的船只僅有32艘，計4.7萬噸。
12月，因為英國在不列顛空戰的勝利，德國入侵英倫三島的可能大為減少，英國海軍一直保留在本土準備用于反登陸的大批驅逐艦得以轉用于大西洋護航作戰，德軍潛艇被迫逐漸向護航力量薄弱的遠洋轉移，以尋找戰機，但隨著向遠洋的發展，發現護航運輸船隊的概率也逐漸降低，因此全月擊沉運輸船僅37艘，計21.3萬噸。
12月4日，英國空軍所屬的海岸航空兵劃歸海軍指揮，以便更有效地組織海空協同，進一步加強空中護航力量。
同一時期，鄧尼茲也深深感覺到潛艇缺乏有力的偵察保障，難以擴大戰果，向海軍司令部遞交備忘錄，要求為潛艇部隊配屬空中偵察力量。在海軍司令雷德爾元帥和德軍最高司令部作戰部長約德爾上將的大力支持下，幾經周折才于1941年1月得到了一個大隊的遠程偵察機，但是此舉得罪了將空軍視為禁臠的空軍總司令戈林。而且由于飛行員缺乏專項訓練，海上偵察能力以及與潛艇協同很差，加之偵察機航程還太小，遠遠不能滿足需要，效果微乎其微。
12月8日，丘吉爾致信羅斯福，這封信被丘吉爾在回憶錄中稱為一生中最重要的信件！信中介紹了英國所面臨的艱難局面和蒙受的慘重損失，并向美國提出了要求美軍海軍為英國船隊護航、擴大美國海軍控制的中立海區、利用美國造船工業補充英國船只的損失、提供包括飛機在內的大量軍事物資等一系列請求，最后明確表示英國目前無力支付上述援助的資金，特別請求不要堅持必須現金支付的原則。——羅斯福作為一個具有遠見卓識的杰出政治家，當然清楚英國的抗戰對于美國的重要意義，援助英國是多么的迫切！但是苦于受到國內當時還非常活躍的孤立主義的制肘，以及中立法案的限制，難以實現。經過仔細考慮他于12月29日發表了著名的“爐邊談話”：“如果鄰居家失火，來向你借水龍帶，你能說水龍帶值十美元，請先付十美元嗎？不！不能！我們只會說，拿去用，用完了再還我！”這一比喻，形象說明了當時的形勢，也掀起了美國國內關于援助英國的大討論，三個月后的1941年3月11日，美國國會通過了《租借法案》，即以租借形式向英國、中國等正與軸心國處于交戰狀態的國家提供戰爭物資。
1940年全年，德軍潛艇共擊沉471艘運輸船，總噸位約218.6萬噸，損失潛艇31艘。
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