В январе 1941 года Союзниками была проведена операция «Компас», имевшая своей целью изгнание итальянских войск из Северной Африки. 21 января 1941 года 6-я австралийская дивизия атаковала итальянский гарнизон в Тобруке, в результате чего почти 30-тысячный гарнизон сдался в течение суток с начала штурма. Поскольку основные войска Союзников из Северной Африки были переброшены в Грецию и на Крит, в Тобруке оставался небольшой гарнизон, защищавший гавань, через которую снабжались оставшиеся экспедиционные войска в Северной Африке. В феврале 1941 года в ходе операции «Подсолнечник» в Северную Африку с целью воспрепятствовать возможной потере итальянцами всей Ливии были переведены две танковые дивизии немецкого Африканского корпуса под командованием генерала Эрвина Роммеля. Своевременно выявить прибытие немецких войск британская разведка не смогла, поэтому англичане оказались не готовыми к контрнаступлению Роммеля.
Солдаты 6-й австралийской дивизии в Тобруке. 22 января 1941 г.
Корпус «Африка» начав в конце марта 1941 года наступление, серьезно потеснив войска Союзников вдоль побережья Средиземного моря и достиг Эль-Мекили. 7 апреля войсками Эрвина Роммеля был взят окружённый незадолго до этого город Дерна, где в немецкий плен попало 6 британских генералов. 8 апреля капитулировал и гарнизон Эль-Мекили, в плен попало 2700 британцев и австралийцев. К 10 апреля передовые отряды немцев подошли к Тобруку, не рассчитывая на сильное сопротивление. Для его взятия было выделено 3 батальона: разведывательный, пулемётный и противотанковый. Они должны были атаковать город с ходу, наступая вдоль дороги из Дерны. Однако гарнизон Тобрука — 9-я австралийская пехотная дивизия, включавшая в себя 20-ю и 26-ю пехотные бригады, а также 20-ю и недавно прибывшую из Египта 18-ю пехотные бригады — оказал упорное сопротивление немцам. В первой 3-х часовой артиллерийской перестрелке немцы потерпели поражение.
Периметр обороны Тобрука составлял около 50 км, который Союзники начали укреплять по всем инженерным правилам: были выставлены заграждения из колючей проволоки, мины и другие препятствия действиям вражеской бронетехники. Также была восстановлена заложенная ещё итальянцами, система телефонной связи центра крепости с каждым из её участков. Кроме того, австралийцы организовали систему пеших гонцов на случай, если телефонные кабели будут уничтожены в результате немецкой атаки. В целом, в Тобруке оказалось около 36 тысяч человек, из которых примерно третья часть представляли собой нерегулярные силы, итальянские военнопленные и беженцы из Западной Киренаики. На вооружении гарнизона было 60 танков и множество трофейных орудий. Командовал гарнизоном британский генерал Морсхед. К 11 апреля Тобрук был полностью окружен немецкими войсками. Войска, осаждавшие Тобрук, включали в себя немецкий корпус «Африка», состоявший из 5-й лёгкой дивизии и подразделений 15-й танковой дивизии, а также трёх итальянских пехотных дивизий и 132-й танковой дивизии «Ариете».
Австралийские солдаты на передовых позициях перед Тобруком.
Солдаты австралийского 2/48 батальона в Тобруке.
Австралийцы обороняли Тобрук в течение 5 месяцев, прежде чем командования 12 августа заменило 70-й английской пехотной дивизией, Карпатской польской бригадой и 11-м чехословацким пехотным батальоном под общим командованием английского генерал-майора Рональда Скоуби. Эти силы обороняли Тобрук вплоть до 27 ноября 1941 года, когда осада города была снята 8-й британской армией, осуществлявшей операцию «Крестоносец».
Прибытие в город польской Карпатской бригады.
Итальянские танки атакуют Тобрук.
В целом оборона Тобрука продолжалась 240 дней и поддерживалась морскими и воздушными силами Союзников. В ходе её из осаждённой крепости было эвакуировано более 34 тысяч солдат, 7 тысяч пленных и 7 тысяч раненых. В Тобрук было доставлено около 34 тысячи тонн продовольствия и боеприпасов. При этом союзники потеряли от действий флота и авиации противника 27 судов. Тобрук имел стратегическое значение для Союзников в Северной Африке, поскольку представлял собой единственный крупный порт на протяжении около 1600 км побережья. Захват Тобрука итало-немецкими войсками значительно упрощал снабжение последних; кроме того, после взятия этого города корпус Роммеля мог бы беспрепятственно продолжать наступление через ливийско-египетскую границу на Каир и Александрию, не опасаясь удара с тыла от гарнизона Тобрука. Несмотря на то, что стойкая оборона союзников позволила им удержать Тобрук в 1941 году, этот город всё же был занят войсками Оси 21 июня 1942 года после поражения союзных сил в битве при Газале.
Всего за время осады Тобрука Союзники потеряли около 6 тысяч убитыми и ранеными; 941 солдат попал в плен. Германо-итальянским силам осада Тобрука обошлась в 12 тысяч убитых и раненных.