美軍第1集團軍所屬第7軍步兵第4師、第5軍步兵第1師和英軍第2集團軍所屬第30軍步兵第50師加強1個裝甲旅、第1軍步兵第3師及加拿大步兵第3師參加了登陸作戰。
6日5時，盟軍開始火力準備。1056架英國重型轟炸機在這段時間內，對10個最重要的海岸炮連，以及登陸附近的通信設施傾注了5000噸炸彈。緊接著，美軍第8和第9航空隊的1630架“解放者”式、“堡壘”式和中型轟炸機，對德軍工事實施攻擊，直到部隊開始搶灘前10分鍾。掃雷艦艇也開始在換乘區、上陸通道、火力支援艦隻的接近航道和火力支援區內開始掃雷。緊接著，登陸作戰中最為激動人心的突擊上陸階段開始了。
猶他區是科坦丁半島東岸的一段長達9英裏的海灘，海灘本身是一段坡度不大的沙坡，築有抗登陸障礙。其後是幹沙灘，再後麵是100－150碼低沙丘地帶，沙丘對海麵築有一道低混凝土壁壘。海灘後麵是一段淹沒的牧場。離海岸4海裏處有一處小島。原先的換乘區在距這兩個淺灘6海裏處。這裏根本看不清島上的方位物。
4時零5分，換乘開始，盟軍登陸兵編成26個艇波，他們將在控製艇的指導下向海灘衝去。從5點30分開始，艦炮開始進行密集的火力準備，遮天蓋地的炮火使登陸部隊無法看清岸上的目標，第一波登陸艇隻能依靠羅盤定位駛向登陸點。他們雖然準時登陸，卻向南偏離了2000碼！但發現這裏的防禦工事既少又弱，而且沒有地雷。這一意外使登陸指揮官改變原來的決心，各突擊艇就在這裏上陸。猶他區的登陸因此變得異常順利。
到傍晚，大部隊單位已到達卡朗坦與聖梅爾－埃克利斯之間的主要公路一線。美軍第4師僅付出197人陣亡的代價，就從這裏突破了希特勒的“大西洋壁壘”。
美軍第1師在奧馬哈區遇到了異常堅固的防禦。這裏的海灘靠岸的一半已經密集地設置了3排水下障礙：“比利時牛棚門”柱上多有餅狀水雷；縱深達8－10英尺的木質或混凝土拒馬，其中1/3掛有水雷；帶角鋼質的拒馬全部掛有水雷。在平坦的沙灘上密布反坦克壕和地雷，每條通道周圍都有大量火力點。更可怕的是，盟軍對這裏的情況了解甚少，防守在這裏的不是原來設想的戰鬥力差的海防第76師，而是戰鬥力很強的德軍第352師。
第一艇波雖然準時開始上陸，但煙霧、大風、潮流使隊形混亂，士兵們在3－4英尺深的水中冒著敵人的猛烈射擊衝鋒，許多人死在德軍的槍口下和不斷上漲的潮水裏。
下午，當第2梯隊的B編隊到來時，情況已大為好轉，到天黑時，部隊前出縱深已達1－1.5英裏。雖然沒有達到預定目標，但也終於突破了“大西洋壁壘”。
在哥爾德區登陸的G編隊，於5時30分到達該區。長時間的炮火準備，使德軍炮連的還擊變得微不足道。7時25分，第50師準時上陸，他們遇到的最大困難就是這裏的障礙物要比預想的多得多，加上潮水漲得快，清障工作慢，水陸坦克無法下水。因此不得不在障礙清除艇抵岸後，立即由坦克登陸艇運載搶灘，艦炮壓製了岸上的敵軍火力，部隊不斷向前推進。當日上午，第50師的兩個預備旅上陸，到日落時，該師向前推進了4英裏，基本達到了目標線，天黑前建立了牢固的登陸場。
在朱諾區，編隊準時將加拿大第3師運到換乘區，但由於洶湧海浪使爆破隊無法及時靠岸，這裏的H時向後推遲到7時55分。登陸艇在障礙物中間搶灘，幸好這裏的障礙物很分散。
位於最東端的斯沃德區，登陸正麵很窄，在這裏的英軍第3師隻能在一個旅的正麵上登陸，從7時30分，各波登陸兵開始陸續上陸，穩步向內陸推進。
總觀各登陸地段的發展形勢，盡管不能100%按計劃實施，但“計劃的每個重要部分都已完成”，現在他們擔心的隻有一件事，就是天氣是否能夠變好，以便按計劃增兵。
從7日起，登陸部隊開始建立統一登陸場。經過激戰後，於6月12日各登陸場連成一片，正麵寬約80公裏，縱深12－18公裏。
同時，就在登陸的第二天，建立人工港的“桑樹”計劃開始實施。美軍人員在亂成一團的海灘上，勘測和標明各部件應該沉放的位置。當天下午，第一批準備下沉的防波堤船隻到達；8日，供“桑樹A”用的巨大混凝土沉箱開始運到奧馬哈海麵，到10日，美軍地段的防波堤竣工，圍出了一個2平方海裏的港區。16日16時30分，一艘坦克登陸艦靠上最先竣工的“桑樹A”。接著，第2條、第3條舟橋碼頭和外海防波堤陸續竣工。
幾乎與此同時，在英軍登陸地段的“桑樹B”也建成投入使用。川流不息的人員、補給品迅速上陸。到6月18日，共有30萬人員、4萬餘部車輛和11萬噸補給品通過人工港上陸。
然而天有不測風雲，6月19日拂曉，一場40年來罕見的大風暴席卷英吉利海峽。海峽之間的運輸和卸載工作被迫中斷。這場風暴持續了80多個小時，直到22日傍晚才開始停息。
大風暴引起補給不足，缺乏補給使原定橫渡奧登河的進攻無法實施；而且使應該登陸的3個師滯留海上，盟軍的攻擊規模受到限製。德軍則乘機調動預備隊投入登陸場作戰。
在“桑樹”行動的同時，“普拉托”行動－鋪設輸油管道的工程也在進行。到7月初，這些輸油管道就以每天8千噸的速度，把油料從海峽對岸送到諾曼底。
至此，盟軍已經像潮水一樣，不斷湧向歐洲大陸。為了進一步擴大占領區，美軍第7軍軍長柯林斯少將受命奪取瑟堡。在艦炮和空軍的有力支援下，6月26日，柯林斯的第9師攻入瑟堡市區，經過激烈的巷戰，德軍守備司令和瑟堡海軍司令投降。從而使登陸部隊的物資供應有了保障。7月1日，拉格角和整個科坦丁半島被占領。
至7月底，盟軍已有13個美國師、11個英國師和1個加拿大師，100萬人在諾曼底登陸。有近56.7萬噸物資和17.2萬輛車輛送上岸。而這時在這裏抵抗的德軍隻有13個師。7月9日，英軍攻占卡昂西北部，至18日完全占領該城。與此同時，向聖洛方向進攻的盟軍占領了聖洛，從而在西歐大陸上建立起從卡昂，經科蒙、聖洛，一直延伸到來賽的穩固戰線。至此，盟軍已具備了收複西歐大陸的條件。
諾曼底登陸戰役，是第二世界大戰中規模最大的登陸戰役。這次登陸作戰曆時43天，從6月6日到7月18日。德軍傷亡11.7萬人，盟軍傷亡12.2萬人。應該說這是一次組織精密，協調適當，綜合平衡十分得當的大規模登陸作戰戰役。是人類戰爭史上最偉大的傑作。
那麼，麵對如潮水般湧上諾曼底盟軍，希特勒將采取那些措施呢？