雙方兵力分析
德軍
德軍統帥部進行了周密的部署。投入西線作戰的總兵力為136個師（其中包括10個裝甲師、4個摩托化師）、2439輛坦克、3700架飛機，另有運輸機600架。兵力配置上分為A、B、C三個集團軍群：中路的A集團軍群64個師（其中包括7裝甲師、3個摩托化師），由倫斯德上將指揮，擔任中間突破阿登山區直衝英吉利海峽的任務；右翼的B集團軍群28個師（其中包括3個裝甲師、1個摩托化師），由包克上將指揮，擔任助攻任務，目的是進攻荷蘭、比利時和盧森堡，以吸引英法聯軍的主力；左翼的C集團軍群17個師，由勒布上將指揮，其任務是佯攻馬其諾防線，以牽製法軍使其不能北上增援；以另外的27個師作戰略預備隊。
聯軍
荷蘭、比利時、盧森堡、法國和英國遠征軍共有135個師（其中法軍和英軍共有103個師，編成3個集團軍群）、3469輛坦克、2000架飛機，並可利用英倫三島1000多架飛機支援戰鬥，在兵力上與德軍相當。然而，英法長期推行綏靖政策，備戰不力。聯軍最高統帥部製定的代號為“D”的作戰計劃保守失算，該計劃重點是防禦德軍向比利時實施主要突擊，把比利時作為雙方廝殺的主戰場。根據“D計劃”，聯軍把主力部署在法比邊界北端和法國北部各省，如果德軍向比利時實施主要突擊，則五國聯軍協同作戰擋住德軍進攻；其他部隊的大部分部署在南部的馬奇諾防線上，如德軍向馬奇諾防線實施正麵進攻，則依托堅固的工事進行抵禦；而在中段則自持有阿登山區天險和馬斯河，隻留了戰鬥力較弱的部隊駐守。
戰役進程
1940年5月10日，天剛破曉，成群的德軍施圖卡轟炸機突然對法國、荷蘭、比利時和盧森堡的機場、鐵路樞紐、重兵集結地區和城市進行猛烈的轟炸。5時30分，在北海到馬奇諾防線之間的300多公裏的戰線上，德軍地麵部隊向荷蘭、比利時和盧森堡發起了大規模進攻，揭開了入侵法國的序幕。
擔任助攻和吸引英法軍隊主力的德軍B集團軍群，首先以空降部隊對荷蘭和比利時境內的重要橋梁及要塞設施實施了襲擊。這突如其來的打擊立即造成了荷、比軍隊的慌亂，緊接著，B集團軍群的裝甲部隊趁亂發起了猛攻。由於傘兵部隊已經占領了各要道，B集團軍群的進展頗為順利。
德軍B集團軍群對荷蘭和比利時邊境的突破，致使集結在法國北部的英法主力立即越過法比邊境火速增援。此刻，希特勒正在地下指揮所裏焦躁不安地等著前線的消息，當他聽說英法主力已經出動時，“高興得都要哭了”。他興奮地對周圍人說到：“他們正好掉入我們的陷阱！我就是要他們相信，我們仍在執行原定那個‘黃色方案’，仍尊奉施裏芬的主張。他們上當了，等著瞧吧，好戲還在後麵。”
包克的B集團軍群吸引了英法主力時，勒布的C集團軍群也擺開架勢。他們正在對馬奇諾防線進行的佯攻表演得非常成功，使得法國從南部撤回部隊時猶豫不決。
5月10日淩晨，德軍擔任中路主攻的倫斯德A集團軍群向盧森堡和比利時的阿登山區實施主要突擊。僅30萬人口的小國盧森堡當天不戰而降。給倫斯德上將打頭陣的是克萊斯特將軍指揮的裝甲兵團，該兵團下轄古德裏安的第19裝甲軍、霍特的15裝甲軍和萊因哈特的第41裝甲軍。其中以古德裏安的第19裝甲軍戰鬥力最強，它作為克萊斯特裝甲兵團的主力和先鋒部隊編有3個裝甲師。而第15和第41裝甲軍僅各轄2個裝甲師。
古德裏安的第19裝甲軍輕易突破比軍的鬆散抵抗，隻用了兩天時間便穿越阿登山脈110公裏長的峽穀深入法境。5月12日下午，古德裏安的3個裝甲師已經到達馬斯河北岸，並攻下了法國著名要塞城市——色當。當天夜裏他們便開始了緊張的渡河準備。“德國人強渡馬斯河是法國之戰的關鍵。在以後5個星期中還有其它同樣大膽的行動，但是沒有那一次能對事態發展產生過這樣驚人的影響。”為此，古德裏安把他的3個裝甲師全部投入進去了。
5月13日上午11時，德軍出動近400架轟炸機分批次對馬斯河南岸的法軍陣地和炮兵群進行了長達5個小時的狂轟濫炸，並使法軍的精神發生了癱瘓現象。下午4時，德軍分乘數百艘橡皮艇，開始強渡馬斯河。下午5時30分，德軍終於在馬斯河南岸上獲得了一個立足點，接著德軍工兵立即開始架設浮橋。到了下午8時，古德裏安屬下的第1裝甲師已經穿透法軍陣地，突入相當縱深。第2裝甲師和第10裝甲師也在午夜全部渡過了馬斯河。同一天，霍特的15裝甲軍屬下的隆美爾第7裝甲師也在西麵40英裏遠的南特附近渡過了馬斯河。
馬斯河防線一失，通往巴黎和英吉利海峽的道路敞開了，在比利時境內作戰的英法部隊麵臨被包抄的危險，陳兵馬奇諾防線的法國大軍也將腹背受敵，英法這才感到形勢嚴重。英國迅速增派10個戰鬥機中隊與駐法英空軍和法國空軍一起實施反擊。14日下午，馬斯河上空爆發了開戰以來最激烈的空戰，英軍“布雷漢姆”轟炸機和法軍最新式的“布雷蓋”轟炸機在戰鬥機的掩護下，直撲馬斯河而來，德軍約5個聯隊的戰鬥機升空攔截，雙方投入的飛機各有500餘架。從中午到天黑，登陸場上槍炮聲連綿不絕，雙方戰鬥機上下翻飛，相互追逐，不時有飛機中彈起火，拖著黑煙下墜，英法飛機胡亂投下的炸彈在河麵上炸起一道道衝天的水柱。德軍高射炮也不甘示弱，不斷以猛烈火力射殺低空潛入的英法飛機。密集的地空火力網令英法飛機成了撲火飛蛾，一批批闖來，又一批批被吞噬。大混戰一直持續到夜幕降臨，損失慘重的英法飛機悻悻敗走，德軍渡河浮橋大都完好無損。此戰德軍擊落英法飛機數百架，其中僅德第二高炮團就包辦了112架。英軍派出的飛機損失了60%。《英國皇家空軍史》稱：“再沒有比這種自殺性的戰鬥造成的損失更令人痛心的了。”這一天被德國人稱為“戰鬥機日”。在這以後，英法空軍隻敢在夜間升空活動，戰區製空權被德國人牢牢控製住了。