1944年秋冬时节，蒙哥马利指挥的第21集团军群实施了市场花园行动的和斯海尔德河口战役。从战役结果看，以加军第1集团军主导的斯海尔德河口战役的成果更显著。安特卫普港于11月底开始转运物资补给，大大缓解了盟军后勤保障困难。在蒙哥马利的右翼，布莱德利指挥的美军第12集团军群和德弗斯指挥的美军第6集团军群陆续抵近德法边境地区的齐格菲防线。由于得不到充足的补给，他们不得不停下东进的脚步，眼睁睁地看着德军在当面组织新的防御。
在此期间，美军在经过短暂的调整后，从9月中下旬开始在齐格菲防线正面发动了几次有限的攻势。霍奇斯指挥的第12集团军群第1集团军实施了亚琛战役和许特根森林战役，巴顿的第3集团军实施了洛林战役，第1集团军和辛普森的第9集团军又联合实施了第二次许特根森林战役；隶属于第6集团军群的美军第7集团军则在战线的南翼发起攻势，他们和德军G集团军群所属第19集团军鏖战于科尔马口袋。
趁着美军暂时停止进攻，希特勒迅速向本来十分空虚的齐格菲防线注入防御兵力。除了从法国撤下来的第7集团军和第5装甲集团军大部，希特勒还从新组建的部队中划拨出一部分投入到了西线。其中，在9月初完成组建的18个师中有2个派到了西线；100个原准备在本土纵深使用的要塞步兵营有80个调给了西线德军；至11月初，25个新组建的轻型装甲师中有8个又派给了西线，余下的大部分留作总预备队，可以随时增援给前线。
齐格菲防线从8月底的无人防守，在短期内就涌入了20多万德军，而且兵力在持续地增加。不过，西线德军总司令伦德施泰特和B集团军群司令莫德尔还是高兴不起来。他们手中的部队要么是从法国撤下来的严重缺编的师，要么是被冠以“国民掷弹兵师”的新部队。所谓国民掷弹兵师大多是由不适合长期艰苦作战的老龄人组成，而且他们缺乏必要的正规军事训练，很多人只是经过10天的训练就被送上了战场。
齐格菲防线于1936年开始修建，防线沿德国与比利时、卢森堡、法国边境，依托山地、森林和水系等有利防御地形构筑。至1939年，防线大部分建造完成，全长约500公里。战争后期，德军又将防线向北延伸100多公里至荷兰边境线，以阻挡英军第21集团军群进入德国。坚固的工事和有利的地形，在一定程度上弥补了德军兵力和火力上的不足。
在防线的中段，霍奇斯指挥的美军第1集团军决定攻取齐格菲防线上的亚琛。如果盟军拿下了这里，装甲部队就可以进入其身后的开阔地段。霍奇斯估计德军在亚琛只部署了少量兵力，所以盟军一旦对这座古老的城市形成包围，守军就会选择投降。
事实上霍奇斯只猜对了一部分，此时驻守在亚琛的是第116装甲师。该师师长什末林的确有投降的打算，甚至已经写好了一封投降信准备送到盟军手中。城中的德国官员们也已经乱作一团，他们没有执行希特勒关于“疏散平民”的命令，而是选择了逃之夭夭。
此前几天在法国港口迪耶普就发生了部队擅自撤退的情况，当时希特勒专门下达一道命令，所有海岸守军没有得到明确的撤退命令前必须失守。仅仅几天之后，在德国的家门口，地方官员也出现了临阵脱逃的行为，这再一次惹怒了希特勒，他命令：如果再有政府人员临阵逃跑，就将他们送到“地狱”般的东线战场。
不仅如此，希特勒明确命令守军必须死守亚琛，他甚至要求什末林向亚琛西南方向的美军发动进攻。9月13日，第116装甲师的进攻被击退。倒霉的什末林在此期间暴露了打算投降的意图，他写的那封投降信落到了希特勒的手上。什末林随即被逮捕，第116装甲师师长换成了威尔克，并由其兼任亚琛城防司令。
趁盟军尚未发起进攻前，德军第81军进至美军第1集团军当面，其所辖部队番号众多，有4个步兵师、1个装甲旅和1个重型坦克营，而实际上这些部队兵力合计只有2万多人。
负责进攻亚琛的美军是柯林斯指挥的第7军，该军在此前的作战中减员同样严重。截至10月初，大量新兵员充实进部队。以主力第1步兵师为例，该师70%的官兵是新补充进来的人员，他们缺少实战经验。为了提高部队的城市攻坚能力，第7军各师用两个星期的时间进行了针对性的巷战战术训练。
根据战前制定的计划，第7军第30步兵师将从西北方向进攻亚琛；第1步兵师从西南方向进攻，与第30步兵师形成对亚琛的钳形攻势。在完成对亚琛的包围后，第7军则继续东进，挺进齐格菲防线纵深地区。
在发动进攻前，美军首先出动360架轰炸机，在75架战斗的掩护下对亚琛实施了猛烈的空袭，目标是事前侦察发现的德军坚固堡垒。之后，空军又向亚琛投下了凝固汽油弹，试图破坏德军的表面设施并瓦解守军的士气。由于德军缺少高炮部队，空军更是没有力量升空作战，盟军在亚琛地区取得了绝对的制空权。
空袭的同时，地面炮火也对亚琛地区连续进行了6天的炮击。密集的炮火迫使守军不敢在白天活动，只能在晚上运送物资和调动兵力。
盟军这一轮空袭和炮击的效果并不理想，轰炸机在高空投下的炸弹并没有摧毁多少德军堡垒，炮击对防御工事的损坏程度也有限。所以第30步兵师发起进攻时，他们还是需要使用大量的炸药和喷火器对付德军碉堡。地面进攻的第一天（10月2日），该师用炸药一共摧毁了德军50座碉堡，突破了守军第一道防线。
在亚琛西北外围方向的帕伦贝格，第30步兵师与守军展开巷战。由于坦克部队被阻在乌尔姆河，第30步兵师缺少攻坚利器，他们不得不与依托中世纪城墙的德军血战。双方短兵相接，互相投掷手榴弹。与此同时，第29步兵师在第30步兵师左侧翼发起佯攻，以吸引德军的注意力，并保护第30步兵师左翼安全。
10月3日，美军第1装甲师的坦克渡过乌尔姆河。在这一天，德军也频繁地发动反击，两军继续激战。美军谢尔曼坦克抵近德军碉堡进行直射，步兵跟随坦克冲进了于巴赫。
10月4日，德军向于巴赫发起反击，第30步兵师召唤后方炮火支援。在美军炮火和步兵火力的打击下，德军损失惨重，没能将第30步兵师赶出于巴赫。但他们的反击也造成美军大量的伤亡，在进攻的前3天，美军伤亡近2000人，被迫停止南下进攻亚琛。
10月6日，德军再次向于巴赫发起反击，美军虽然还没有集结足够的进攻兵力，但防守住现有阵地则绰绰有余。美军的坦克、坦克歼击车和后方的榴弹炮向冲上来的德军坦克还击，双方展开对射。凭借数量上的绝对优势，美军将反击的德军击退。
10月8日，德军调来了一些虎式坦克，他们和第108装甲旅的40辆中型坦克、强击火炮、装甲车，以及1个步兵团和1个突击营组成一支精锐的进攻集群，第三次向美军发起反击。冒着美军炮兵密集的火力，德军突破了美军左翼阵地，将一部分美军包围。美军右翼防线的战斗同样惨烈，德军坦克集群插入到美军防线身后，与美军爆发混战。
2辆德军4号坦克在步兵的配合下突入到阿尔斯多夫，再次遭到守军的顽强阻击，不得不从那里撤出。双方在亚琛西北方向的战斗陷入僵局。
在此期间，美军第1步兵师正在亚琛西南展开攻势，重点进攻目标是231高地。在这里设置的观察哨，亚琛城内将一览无余。在野战炮兵的火力支援下，231高地被顺利攻取。德军在之后也仍然派出部队向231高地发起反击，但在美军密集的炮火阻击下，进攻只能徒增伤亡。
与此同时，美军向亚琛城内的守军发去了最后通牒，要求他们立即投降。此时，第116装甲师师长格哈德·威尔克表现出了强硬的一面，他不仅拒绝了盟军的要求，还号召全师在亚琛“战至最后一个人”。
为了解除亚琛的危机，德军将党卫军第1装甲军调往亚琛。该军当时辖党卫军第1装甲师、第3装甲掷弹兵师和第101重型装甲营，原亚琛守军第116装甲师也临时划入该军战斗序列。
在上述部队中，党卫军第1装甲师（希特勒师）几乎是一支重建的部队。他们在1944年2月东线切尔卡瑟口袋战役中，丧失了全部战斗力，与帝国师一道被撤往比利时休整。此后，两个师都得到了相当的补充，战斗开始逐渐恢复。但6月份盟军在诺曼底登陆，他们又被投入到诺曼底地区和盟军作战。在莫尔坦反击战以及后面的法莱斯口袋战役中，该师再一次被打残，损失了全部坦克和火炮。
在短短的半年时间里，希特勒师经历了两次毁灭性打击，战斗力已经今非昔比。10月初，该师补充了3500名新兵员和一些装备，就被送到了亚琛前线。
10月12日，德军向亚琛西北的第30步兵师发起第四轮反击。战斗激烈时，第29步兵师以2个营增援第30步兵师。美军的炮火、巴祖卡反坦克火箭筒协同作战，瓦解了德军的进攻。在一个叫“伯克”的小村庄，美军1辆谢尔曼坦克遭遇德军3辆四号坦克。他们击毁了一辆德军坦克后，又将一辆赶出了村庄。
在亚琛以南，231高地再次成为焦点，德军2个步兵团向这里发动猛攻，一度将231高地夺回。但美军第1步兵师紧接着就发动了反击，将231高地再次控制在自己的手中。
10月13日，两军在外围激战之余，美军第1步兵师第26步兵团的2个营突入亚琛城内。此时，城内的守军包括海空军官兵和拿起武器的市民，第116装甲师正在城北方向作战，不在城内。
即便守军都是缺乏训练的人员，但他们凭借人数的优势，依托街道两旁的建筑物仍然阻止了美军的进攻。当美军进入市区后，守军从地下室和下水道中钻出来向美军射击。迫使美军不敢深入，只能逐个清理周边的建筑物。
为了防止守军伪装成普通市民在身后偷袭，美军强令占领区域的平民撤出城内，不允许他们待在后方。同时，进入城内的坦克也都小心翼翼，他们在步兵的支援下逐个轰击可能藏有守军的建筑物，并不敢贸然开到视线相对良好的十字路口，因为那里很可能会遭到德军反坦克炮的袭击。而一旦失去了步兵的掩护，就会遭受四周建筑物里的德军的袭击。
为了加快攻城速度，美军将155毫米榴弹炮拖到城内，用平射炸毁阻碍前进的目标。一旦炸开缺口，步兵就鱼贯而入，消灭建筑物内残存的守军。
城内守军的处境越来越艰难，他们不仅要对付攻入城内的美军，还有时刻提防来自空中的打击。为了躲避空袭，他们只能在下水道里活动，完全不敢暴露在开阔地带。一些人故意隐蔽起来，等美军通过后，从身后向美军发动偷袭。如果有坦克和火炮支援，守军还会发起小规模的反击，以迟滞美军的推进。
在城外，德军发起第五轮反击。他们从第1和第30步兵师的间隙突入，试图进入市区与守军会合。在这场付出600多人伤亡的战斗中，一些坦克进入到亚琛城内，大部分兵力则被盟军的炮火和空军阻隔在城外。
经过此战的教训，美军加快了封闭亚琛以东包围圈的脚步。第2装甲师、第29和第30步兵师南下，进攻德军据守的维尔瑟伦。受到地形狭窄的限制，美军虽然具有兵力和火力的优势，但德军集中炮火倾泻在美军的进攻路线上。坦克躲在废墟中，向小心推进的美军射击。在进攻失利的情况下，第30步兵师以两个营迂回德军阵地身后，成功逼迫德军后撤。10月16日，第30步兵师和第1步兵师会合，彻底封闭了亚琛城内守军的退路。
激战至10月18日，美军第1步兵师第26团已经达到亚琛城防司令部附近，并开始用坦克和火炮抵近射击。当天晚上，德军的一个营渗透到司令部，击退了包围的美军。他们随后继续向美军反击，夺取了第26团的几处阵地。形势对第26团十分危急，由于连日战斗，该团也已经耗尽了机动兵力，没有新的力量投入到战场。此时，美军用一轮迫击炮急速射击阻止了德军的反击，后撤的美军趁机占据有利阵地才稳定了战线。
10月19日，美军第28步兵师第110步兵团的1个营进入亚琛。新援的到达让胶着的局面立即改观，守军的据点一个一个地被摧毁。前一天仍然守在司令部的第116装甲师师长兼城防司令威尔克下令将司令部转移到城北的一处大型防空碉堡中，美军则迅速将那里团团包围。
在战斗的最后时刻，威尔克继续号召守军“战至最后一个人”。但是当美军1门155毫米榴弹炮被拖到他们近前时，威尔克立即下令投降。
至此亚琛战役结束，此战美军伤亡5000多人，德军的伤亡数字与美军大体相同，另有5600多人向美军投降。此前不久，德军统帅部还沉浸在一片乐观的氛围中。在东线，经过巴格拉季昂行动后的大溃败，德军已经在波兰中部稳定了防线，苏军的进攻陷入全面停顿；在西线，德军迅速调集重兵部署在齐格菲防线。莫德尔在北面阻止了蒙哥马利迂回进入德国本土的企图，让西线的局面也得到了稳定。
但随着亚琛的失守，德军统帅部的神经再次紧绷起来。毕竟德国本土已经很多年没有经历战火，甚至在一战期间也鲜有战斗发生在德国境内。亚琛是德国二战期间第一个沦陷的本土城市，更重要的是作为齐格菲防线上的重要一环，亚琛的失守，标志着盟军已经撬动了德军最后一道铁门。
盟军此战也见识了齐格菲防线的牢固和德军战斗意志的旺盛。他们能够在短时间内迅速组织起有效的防御，大大超出了盟军的预料。更没有让盟军想到的是，德军会在齐格菲防线上拖住所有西线盟军长达5个月之久。
还有一点值得一提，美军第1集团军此战得到了德军的肯定。德军不再用火力上的劣势来为自己的失败找借口，而是充分认可美军此战表现出来的战斗素养。
