美军在开始执行“沙漠盾牌”计划时，即已估计到伊拉克拒不撤军的情况，拟定了代号为“沙漠风暴”的军事打击行动计划。12月20日，美国国防部长切尼和参谋长联席会议主席鲍威尔批准了这一计划。该计划的要点是，实施进攻作战，以达到：1.瘫痪伊拉克国家指挥当局;2.将伊拉克军队赶出科威特;3.消灭伊拉克共和国卫队;4.尽量摧毁伊拉克的弹道导弹和核生化武器;5.帮助恢复科威特合法政府。

　　根据这一决心拟定了以下作战方案：实施协调一致的多国、多方向、空中、海上和地面攻击，首先以空中战局摧毁伊拉克重要军事目标，尔后逐步转移空中作战的重点，在科威特战区实施地面作战，消灭伊拉克共和国卫队，用阿拉伯部队解放科威特市。整个作战过程分为四个阶段，即1.战略空袭;2.夺取制空权;3.空袭地面部队;4.地面进攻作战。

　　11月29日，联合国安理会通过第678号决议，规定1991年1月15日为伊拉克撤军的最后期限。1991年1月9日，美国国务卿贝克和伊拉克外长阿齐兹在日内瓦举行战前最后一次会晤，但是，双方都认为没有妥协余地，会谈没有取得结果。1月16日美国东部时间上午10时30分，布什总统签署了给美军中央总部司令施瓦茨科普夫的国家安全指令文件，命令美军向伊拉克开战。

　　1月17日凌晨，美军的空袭行动开始实施。整个空袭包括“沙漠风暴”计划四个作战阶段的前三个，美军称之为空中战局。按计划三个阶段同时开始，齐头推进，逐一达到既定目标。通常的空袭模式是，由EF—111、EA—6B和EC—130H等电子战飞机先开辟通路，担负攻击任务的F—117、F—111DAEAF、A—6、A—10、AV—8B、F—15E、B—52等型飞机攻击各指定目标，F—14、F—15C、F—16和FAA18等飞机则担负掩护任务。日出动量达2000至3000架次。据美军统计，至地面进攻开始时，科威特战区伊军部队54万人中伤亡达25%以上，重装备损失达30—45%。

　　为了实施地面进攻作战，美中央总部陆军也制定了具体战役计划，这就是“沙漠军刀”计划。该计划事实上是“沙漠风暴”计划的组成部分。计划决定，由5个军队集团执行地面作战任务。美第十八空降军在整个战线西部实施进攻，负责切断科战区伊军同后方的联系;美第七军在战线中段担负主攻任务，重点消灭伊拉克共和国卫队;在第七军右翼，依次是北线联合部队、美军中央总部海军陆战队和东线联合部队，他们将包围科威特后方及科威特市内的伊军部队，牵制伊军战术和战役部队，其中北线和东线联合部队的阿拉伯部队将负责解放科威特市。计划制定以后，多国部队从1月17日空袭之日开始至2月24日进行了大规模部署调整。美军两个军数十万人分别从原驻地向新的进攻出发地隐蔽机动了200多和300多公里。

　　1991年2月24日当地时间凌晨4时整，多国部队向伊军发起了大规模诸军兵种联合进攻，将海湾战争推向了最后阶段。多国部队首先在战线中部发起攻击，以吸引伊军统帅部注意力。随后，东西两端开始行动，以造成西端“关门”，东端“驱赶”之势。在这种情况下，担负主攻的美第七军发起决定性攻击。先向北，随后向东，歼击伊军主力部队。伊军在多国部队进攻面前进行了顽强抵抗，后逐渐向北和西方向撤退，并点燃了科威特油田的大量油井。28日晨，科威特城已全部被阿拉伯部队控制，多国部队也大多完成了各自任务。鉴此，布什总统下达了当日当地时间8时暂时停火的命令。整个地面进攻历时100小时。

　　暂时停火以后，伊拉克表示接受美国提出的停火条件和愿意履行联合国安理会历次通过的有关各项决议。在此基础上，联合国安理会于4月3自以12票赞成、1票反对、2票弃权通过了海湾正式停火决议，即687号决议。海湾战争至此宣告结束。据战后统计，在这场战争中，伊拉克方面参战的43个师共有38个师被重创或歼灭，6.2万人被俘，3847辆坦克、1450辆装甲输送车、2917门火炮被击毁或缴获。107架飞机被击落、击毁或缴获。多国部队方面共有126人阵亡(其中美军74人)，300余人受伤，12人失踪。