美国以伊拉克藏有大规模杀伤性武器并暗中支持恐怖分子为由，绕开联合国安理会，单方面对伊拉克实施军事打击。由于伊拉克战争实际上是 1991 年海湾战争的继续，所以，也被称为“第二次海湾战争”。
美英联军从 2003 年 3 月 20 日起向伊拉克发动代号为“斩首行动”和“震慑行动”的大规模空袭和地面攻势。美国总统布什在战争打响后向全国发表电视讲话，宣布推翻萨达姆政权的战争开始，强调战争将“速战速决”。在这一阶段，美英联军先后向伊拉克十余座城市和港口投掷了各类精确制导炸弹 2000 多枚，其中战斧巡航导弹 500 枚。与此同时，伊拉克总统萨达姆也向全国发表讲话，号召伊拉克人民抗击美国侵略，击败美英联军。
2003 年 4 月 9 日，美军进入巴格达。5 月 1 日，布什宣布，伊战主要作战行动结束。2003 年 12 月 13 日，美军在提克里特抓获萨达姆。2010 年 8 月，美国战斗部队撤出伊拉克。此次战争历时 7 年多，美方最终没有找到所谓的大规模杀伤性武器。2011 年 12 月 14 日，美国总统奥巴马在北卡罗来纳州布拉格堡军事基地发表讲话，宣布伊拉克战争正式结束。2011 年 12 月 18 日，美军全部撤出伊拉克。
美国撤军之后，伊拉克叛乱激增。恐怖主义活动转为伊拉克叛乱组织反对中央政府以及伊拉克各派之间的冲突。美国撤军后的头两个月，伊拉克有一千多人遇难。2003 年至 2014 年期间，共有 4491 名美国军人在伊拉克丧生。然而，直至伊战结束，指控伊拉克萨达姆政权的两大罪状---大规模杀伤性武器和串通恐怖分子均查无实据，战前情报的错误及其出兵理由使美国在国际上面临广泛的批评。
根据 2007 年 1 月英国广播公司（BBC）全球服务节目调查报告显示，在 25 个国家超过 2.6 万人中，73%的人不赞成美国操纵的伊拉克战争。 2006 年，英国和加拿大的多数人认为，伊拉克战争“无正当理由”，英国人批评其政府支持美国在伊拉克的政策。英国广播公司（BBC） 2007 年 9 月调查发现，世界三分之二的人认为美国应从伊拉克撤军。