伊拉克戰爭是海灣戰爭的繼續，可以說是海灣戰爭的第二階段。所以也有人把伊拉克戰爭稱作第二次海灣戰爭。但在伊拉克戰爭中，美軍作戰代號是“斬首”，即以空中行動打擊伊拉克首腦機關、打亂伊軍部署。美軍對伊作戰的空中行動並不猛烈，只是配合地面部隊的進攻，主要軍事行動仍然依賴於大規模地面進攻，以至伊拉克戰爭更像是第二次世界大戰時期隆美爾與蒙哥馬利的裝甲部隊在北非沙漠拉鋸戰的重演，只不過是空中支援行動效果要好一些而已。這有點像迴歸傳統戰爭。美軍之所以在伊拉克戰爭中迴歸傳統，依賴地面行動，是因為美軍在伊拉克戰爭中追求的政治目標比科索沃戰爭和阿富汗戰爭要複雜得多。美軍必須佔領、重建伊拉克。而佔領、重建伊拉克又服從一個更大的目標：反恐、改造中東、改造伊斯蘭。所以美國在軍事戰略上不能不迴歸傳統。“大炮不能上刺刀”，同樣，高科技軍事裝備以及海空行動也不能代替軍事佔領。這說明第五代戰爭、高技術裝備並不能改變戰爭的政治內容，也不能從此就否定一切傳統的戰略原則。
公元2003年3月20日上午11時15分，美國總統布什在白宮發表講話，向全世界正式宣佈“解除伊拉克大規模殺傷性武器的第一階段戰鬥已經打響”，他並宣佈美軍已向伊拉克一些“具有軍事意義”的目標發起進攻。在布什講話之際，美英聯軍已發動了代號為“斬首”行動的對伊導彈襲擊，其導彈和戰機已飛抵伊拉克空域。13時30分，伊拉克總統薩達姆發表電視講話，譴責美國對伊動武，稱保衛伊拉克是每個伊拉克公民的“責任”。美國醞釀近一年的對伊戰爭打響了。
美國發動對伊戰爭，既有一些經不起推敲的堂而皇之的理由，也有一些不能公開的深謀遠慮。根據布什總統3月20日發表的開戰文告，美國進攻伊拉克的直接目標是要“解除伊拉克的大規模殺傷性武器”，但美國並沒有掌握伊開發、擁有大規模殺傷性武器的可信證據。戰後，美國在伊全境掘地三尺，也未找到伊開發、擁有大規模殺傷性武器的痕跡。這說明美國打伊的第一個理由和目標純屬子虛烏有。
美國打伊的第二個理由是伊拉克薩達姆政權支持恐怖主義，與“基地”組織相勾結，陰謀對美國與西方進行恐怖襲擊。所以美國打伊的第二個目標是為了反恐。但美國也沒有證據證明薩達姆政權與“基地”組織和本·拉登有勾連。所以，美打伊的第二個理由和目標也同樣子虛烏有。
既不是為了“解除伊拉克大規模殺傷性武器”，又不是真的為了反恐，那麼，美國為何不顧聯合國及俄、德、法、中等大國以及世界大多數國家的反對，執意發動對伊戰爭？分析家剖析說，美國發動伊拉克戰爭最少有四重原因、追求四重目標。
首先，是子報父仇。美國總統小布什的父親老布什在海灣戰爭時期任美國總統，領導美國進行了海灣戰爭。但那次美軍佔領科威特後，未乘勢進兵伊拉克，推翻薩達姆政權。此後10年，伊拉克繼續與美國進行了不屈不撓的鬥爭。老布什常為此扼腕嘆惜。小布什入主白宮後，立意替乃父出一口惡氣，完成老父的未竟之業。
第二，是為了實現改造中東、改造伊斯蘭的政治計劃。美認為“9·11”事件中美國遭襲擊的根源是伊斯蘭世界、尤其是中東國家穆斯林仇美反美，深層原因是這些國家政治、經濟落後，未按“美國模式”建立政治、經濟體制，因而要以伊拉克為突破口，先佔領、改造伊拉克，再推而廣之，改造整個中東和伊斯蘭世界。
第三，是為了控制中東的石油。中東石油佔世界石油總儲量的60%。控制了中東石油就控制了世界命脈。
最後，在地緣政治方面，美國謀求通過戰爭控制伊拉克，實現對中東的全面控制，從而加強美國在歐亞大陸“軟腹部”的地緣戰略地位。
為了進行伊拉克戰爭。美國進行了精心準備。政治上，美國為獲得“打伊倒薩”的合法理由，散佈假情報、假證據，宣稱伊拉克薩達姆政權擁有生、化武器，具有在2-3年內、甚至幾個月內獲得核武器的能力。還稱伊實行獨裁統治，與“基地”組織有牽連。外交上，美國再三再四地努力，仍未能得到聯合國及俄、德、法、中等大國認可其對伊動武。但是，美獲得了包括英國、東歐國家在內的約45個國家的支持。軍事上，美國不斷向中東調兵遣將。到開戰前10天，美國已在伊拉克周邊的戰區範圍內集結了22萬大軍、數十艘大型戰艦以及數百架高性能作戰飛機。
伊拉克戰爭是在美英聯軍佔壓倒優勢的不對稱力量對比中展開的，是一場“猛虎對病貓”的戰爭。美英聯軍方面，直接參戰部隊除美軍外，還包括4.5萬名英軍以及澳大利亞、波蘭等國的分遣隊。英軍還派出了17艘戰艦、約100架飛機參戰。參加對伊戰爭的美英聯軍近30萬人，擁有6艘航空母艦以及大批其他艦艇和數百架飛機。不僅如此，因經歷過科索沃戰爭和阿富汗戰爭，美軍對高技術戰爭更加嫻熟，武器裝備的性能也更先進。
伊拉克方面，先是經歷過兩伊戰爭消耗，而後是經受海灣戰爭打擊，再以後又遭到美英聯軍持續10年之久的封鎖、制裁和空中打擊，早已如同一個久病之人，虛弱而不堪一擊。表面上，伊拉克現役部隊尚有42萬人，其中陸軍35萬人，編為24個師另13個旅，裝備有2200輛坦克、4200輛裝甲車以及2000餘門大炮、600架直升飛機和一定數量的中短程導彈；空軍擁有600架各型飛機、5000門高射炮以及若干防空導彈；海軍擁有中、小型戰艦20餘艘。但伊大部分裝備已過時，而且因長期受制裁，得不到有效維修、保養和零部件補充，出勤能力極低。此外，伊還有65萬預備役部隊和4萬多準軍事人員，但都是報表上的兵，戰鬥力不強。尤其重要的是，因面臨美英重兵壓境、孤立無援、沒有勝利的指望，伊軍官兵普遍士氣低落。
美英聯軍對伊拉克的進攻照例是先從空中行動開始的。美英軍“斬首”行動的目標就是攻擊伊指揮控制中心和通訊、防空系統、追蹤轟炸薩達姆等伊領導人。為此，美英首先對伊境主要目標進行了精確打擊。在戰爭第一天，從波斯灣美國戰艦上發射的“戰斧式”巡航導彈就對伊拉克首都巴格達進行了三輪打擊。
然而，讓軍事分析家大跌眼鏡的是，美英聯軍對伊空中行動在初期並不像普遍預期的那樣猛烈和聲勢浩大。在第一天對巴格達的三輪空中打擊行動中，美英聯軍只對巴格達發射了72枚巡航導彈！在未對伊軍事力量和防線進行飽和轟炸的情況下，美軍第三步兵師幾乎與空中行動同步，潮水般越過科威特與伊拉克邊境，沿伊南部的沙漠公路，自南而北，朝伊腹地快速推進。伊軍為維持戰力，事先將主力回撤至幼發拉底河以北的伊中部腹地，在科伊邊境只留少量部隊，作象徵性抵抗。美英聯軍地面部隊一路勢如破竹，如入無人之境，裝甲部隊一天甚至進軍上百公里。到3月24日，聯軍已跨過幼發拉底河，進抵距巴格達僅80公里處佈陣；聯軍另一路部隊向巴士拉推進，也進展很快。
但在此時，美英聯軍地面部隊進攻受阻，前進速度驟然降低。伊軍雖然必敗無疑，但其部署符合基本的戰術原則。沙漠戰的基本規律是：敵對雙方在進行爭奪戰時，一方離自己的後方基地越遠，其戰鬥力就越弱；反之則越強。在伊科邊境，美英聯軍靠近科威特基地，戰鬥力最強，而伊軍則相反。伊軍因而虛守科伊邊境，將主力撤回沙漠公路西端靠近巴格達的幼發拉底河一線。美英聯軍沿沙漠公路進至巴格達近郊時，因供應線拉長，戰鬥力相應削弱，而伊軍因靠近後方基地，戰鬥力相應加強。再加上幼發拉底河一帶有水障，地形較為複雜，以及沙塵暴遮天蔽日，使美英聯軍裝備嚴重受損，行動不便。美英只得暫時降低進軍速度。
此時，伊軍加強了對美英聯軍的抵抗。在卡拉巴爾、納傑夫、納西里耶和巴士拉等地，美英聯軍都遇到了伊軍頑強抵抗。伊軍還把全軍精華、擁有250輛坦克的“麥地那師”調往巴格達近郊，準備與美軍第三步兵師決戰。美英聯軍輕取巴格達的計劃落空。在這種情況下，美軍指揮部不得不宣佈放慢進攻速度，並調整部署，包括加強空中轟炸烈度、規模以及擴大轟炸範圍；向前線緊急增調地面部隊，陸續把美軍第四步兵師等部隊投入戰場；並向伊軍後方空投傘兵，另闢戰線，牽制伊軍。3月28日，美軍把王牌飛機B-1、B-2、B-52等型號的戰略轟炸機全部投入對巴格達的空襲行動。數百架美軍飛機及巡航導彈同時出擊，對伊軍防線、屯兵點、交通線進行了“補課式”的飽和轟炸。美軍發射的精確制導導彈、炸彈達數萬枚。為摧毀伊總統府及阿拉伯復興社會黨總部大樓，美軍甚至使用了重達2噸的特製鑽地炸彈。
在美英聯軍猛烈的空中打擊下，伊軍地面部隊損失慘重，防線被衝的七零八落。美英聯軍趁機重新恢復攻勢，並取得進展。4月7日，美軍兵分兩路，從東、西兩個方向朝巴格達市中心作向心突擊。4月9日，美軍佔領巴格達。巴士拉等伊抵抗中心也相繼被美英聯軍佔領。4月14日，美軍佔領伊最後一個主要城鎮提克里特。伊拉克戰局已定。同一天，美軍參謀長聯席會議宣佈美英聯軍對伊拉克的大規模軍事行動已經結束。但鑑於美英聯軍在伊還面臨危險，所以美“在此刻”不會宣佈戰爭結束。直到5月1日，美國總統布什才以總統名義，在“林肯號”航空母艦上發表演說，以總統名義宣佈伊拉克戰爭的“主要作戰行動結束”，但他仍然沒有明確宣佈伊拉克戰爭結束。
在伊拉克戰爭中，美英聯軍僅三個半星期，就打敗了號稱是海灣地區最強大軍事力量的伊拉克，推翻了一個政權。為取得這一重大軍事勝利，美軍僅死傷數百人。這是冷戰結束以來，繼海灣戰爭、科索沃戰爭和阿富汗戰爭之後，美軍第四次獲得“一邊倒”式的軍事勝利。
但是，美國在伊拉克取得的軍事勝利並不直接等同於政治勝利。歷史上，軍事勝利而政治失敗的戰爭不勝枚舉。1968年美國在越南戰場的“新春戰役”中，消滅越軍3萬餘人，美軍自己僅損失1000人，雙方損失比是30比1。從一般的軍事觀點看，美軍在“新春戰役”中是取得軍事勝利的一方。但美軍在政治上不能承受美軍官兵死亡千人的損失，國內反戰運動持續高漲，最後不得不從越南撤軍，美在“新春戰役”中的軍事勝利並未轉化為在越南戰場的政治勝利。
在伊拉克，布什總統只宣佈“大規模軍事行動已經結束”，而不宣佈伊拉克戰爭“已經結束”，是因為認識到穩定和重建伊拉克必定困難重重，充滿不確定性。事實上，自2003年5月1日美軍宣佈“大規模軍事行動已經結束”以後的一年間，美國在伊麻煩不斷，伊反對美軍佔領的鬥爭一浪高過一浪，針對美軍佔領、具有游擊戰特點的恐怖活動此伏彼起。巴格達街頭“幾乎天天有槍聲、爆炸聲”，即使在薩達姆2003年年底落網後也是如此。
從2004年4月初開始，美軍遇到更嚴重的困難。在費盧傑，因一些伊拉克人對美軍陣亡士兵鞭屍，美出兵報復，重兵圍城，與伊抵抗力量形成僵持；在伊南部，什葉派激進領導人薩德爾揭竿而起，在什葉派聖地納傑夫等地與美軍形成對峙局面。在這種情況下，美軍死傷激增，僅4月份就達104人。美軍在伊拉克戰爭“大規模軍事行動結束”後一年間的死亡總人數達700餘人，數倍於其在“大規模軍事行動時期”的死亡數。美原定2004年初從伊撤軍2萬，但因伊局勢突變，美不但未撤軍，反而又增派了2萬大軍。此後的幾年，美軍一直深陷伊拉克戰爭的泥沼當中。
直到2011年12月15日，美國駐伊拉克部隊在巴格達附近的軍事基地舉行了降旗儀式，歷時九年的美國伊拉克戰爭才正式畫上句號。
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