24 октября выходил вместе с крейсером Jamaica и авианосцем Argus к Северо-западным подходам для прикрытия планирующихся десантов. 26 октября погрузил на борт 670 американских бойцов и направился к Гибралтару. 27 октября присоединился в качестве эскорта к войсковому конвою, перевозящему войска для высадки в Северной Африке (Operation Torch). 5 ноября после дозаправки присоединился к конвою KMF1 вместе с авианосцами Argus и Avenger и крейсерами Scylla и Charybdis. 6 ноября вместе с крейсером Bermuda вошёл в состав сил Восточного соединения, прикрывающего высадку в Алжире. 7 ноября передал американские войска на эсминцы Malcolm и Broke для последующей их высадке. 9 ноября был развёрнут для патрулирования в районе высадки. 10 ноября эскортировал войсковой транспорт, высаживающий десант в Бужи. 11 ноября крейсер столкнулся с тральщиком Cadmus, получил небольшие повреждения шкафута и на верхней палубе погиб один кочегар. 13 ноября крейсер отправился в Гибралтар в сопровождении эсминца Clare. 14 ноября он ушёл в Скапа-Флоу в сопровождении крейсера Jamaica. 20 ноября крейсер встал на ремонт в Скапа-Флоу, после чего занялся боевой подготовкой.

14 декабря вышел из Лох-Эве на встречу с крейсером Jamaica, после чего крейсера и эсминцы Beagle, Matchless и Opportune 15 декабря отправились в Seidisfjord (Исландия) для последующего прикрытия конвоя JW51, направляющийся в СССР. 19 декабря эти корабли образовали Соединение «R», которое обеспечивало ближнее прикрытие конвоя JW51A на переходе в Кольский залив. Линкор King George V и тяжёлый крейсер Berwick составляли дальнее прикрытие.

27 ноября крейсера вышли из Мурманска, чтобы встретить вторую секцию конвоя — JW51B и 31 декабря приняли участие в бою с немецкой эскадрой, атаковавшей конвой. 1 января крейсера присоединились к защите обратного конвоя RA51 в Исландию, который покинули 2 января и направились в Великобританию.

23 января крейсер входил вместе с линкором Anson в состав дальнего прикрытия конвоя JW52 и после обратного — RA52.

В феврале крейсер перешел в Исландию, где вместе с крейсерами Belfast и Cumberland составил эскорт очередного конвоя — JW53. 15 февраля крейсер отплыл из Seidisfjord вместе с эскортным авианосцем Dasher, в то время как конвой в тот же день отплыл из Лох-Эве. В этом походе, условиях ужасной погоды, крейсер получил значительные повреждения — был полностью снесён верх башни «A». 27 февраля крейсер встал на ремонт на верфи Клайда. «Шеффилд» оставался в операционной готовности и 1 марта предпринял прикрытие обратного конвоя RA53 в Лох-Эве, после чего снова ушёл в Клайд, куда прибыл 11 марта, встав на ремонт и переоборудование на торговой верфи. В частности было снято авиационное вооружение, но были оставлены оба подъёмных крана и были установленны дополнительные Эрликоны. Ремонт продлился до июня. По окончании ремонта вернулся к службе в Скапа-Флоу.

22 июня выходил к юго-западным подходам для прикрытия войсковых конвоях участвуюзих в высадке на Сицилию (Operation Husky).

В июле крейсер встал на ремонт на верфи Девенпорта для ремонта котельного оборудования. По окончании ремонта, в августе вернулся к службе участвуя в операциях по перехвату блокадопрорывателей в Бискайском заливе и прикрытии конвоев на Гибралтар.

В сентября крейсер был назначен на службу в состав 15-й эскадры крейсеров в Средиземном море. 14 сентября оказывал огневую поддержку при высадке в Солерно (Operation Avalanche). В октябре крейсер оставался в центральном Средиземноморье оказывая артиллерийскую и зенитную поддержку.

В ноябре крейсер базировался на Алжир. 19 ноября крейсер находился в Оране во время визита американского линкора Iowa с президентом Рузвельтом на борту. 20 ноября крейсер ушёл в Великобританию и 7 декабря вошёл в состав 10-й крейсерской эскадры.

Повторное возвращение в Арктику

12 декабря крейсер вместе с крейсерами Belfast и Norfolk вышел в составе сил прикрытия конвоя в СССР JW55A, прибыв в Кольский залив 19 декабря.

23 декабря крейсера вышли из Кольского залива чтобы встратить другую секцию конвоя JW55A сопровождать обратный конвой RA55A. 26 декабря крейсера приняли участие в бою с немецким линкором Шарнохорст, в ходе которого последний был потоплен линкором «Duke of York». В ходе боя, Шеффилд был накрыт залпом с немецкого линкора от которого был повреждён подшипник внутреннего вала, вызваший падение скорости до 22 узлов. 27 декабря крейсера с победой вернулись в Кольский залив. В начале января 1944 года они вернулись в Скапа-Флоу, после чего Шеффилд ушел в Ливерпуль на ремонт внутреннего вала и переоборудование, на который встал 25 января.

16 февраля крейсер вернулся на службу в состав 10 крейсерской эскадры, действуя в северных водах и у северо-западных подходов.

30 марта Шеффилд вместе с авианосцем Furious, крейсером Jamaica и эскортными авианосцаами Emperor, Fencer, Pursuer и Searcher в составе Соединения 2 отправились на прикрытие очередного арктического конвоя JW58 и обратного RA58. Соединение 1 состовляли линкоры Duke of York, Anson, крейсера Belfast, Royalist и авианосец Victorious. 3 апреля авианосцы под эскортом крейсеров нанесли удар по немецкому линкору Тирпиц, стоящему в Альтен-фьорде. Эта операция (Operation Tungsten) была пвыполнена одновременно с проводкой конвоев. 6 апреля крейсер вместе с кораблями флота вернулся в Скапа-Флоу.

15 апреля крейсер сопровождал эскортные авианосцы в противолодочной операции у северо-западных подходов (Operation Pitchbowl), после чего ушел в Клайд. 21 апреля он встал на ремонт в Гриноке, в ходе которого количество Эрликонов было доведено до 22.

7 мая крейсер вернулся в состав 10-й эскадры крейсеров, и 11 мая находился в Скапа-Флоу во время визита короля Георга VI.

12 мая крейсер вышел вместе с линкором Anson, и авианосцами Victorious и Furious для нанесения очередного удара по Тирпицу, но операция была отменена из-за плохой погоды над целью.

14 мая эскортировал эскортные авианосцы Emperor и Striker совместно с крейсером Royalist и 6 эсминцами в операции по нарушению вражеского судоходства у берегов Норвегии в районе Rorvik — Stadtlandet, вернувшись в Скапа-Флоу 16 мая.

20 июня крейсер вместе с эскортными авианосцами Striker, Fencer и эсмнинцами вышел в активное патрулирование за полярным кругом у Норвежских вод (Operation Wanderer). Целью операции была имитация проводки очередного арктического конвоя или высадки в Северной Норвегии с целью отвлечения внимания от операций в Ла-Манше.

18 июля крейсер ушёл на ремонт в США, на Бостонскую морскую верфь, куда и прибыл 25 июля. Ремонт продлился по май 1945 года, после чего «Шеффилд» только 28 мая отплыл в Великобританию. По прибытии, он 5 июня встал на очередное переоборудование радиолокационного оснащения. Окончание Второй мировой войны крейсер встретил стоя на ремонте, который завершился только в июле 1946 года.