在盟軍登陸後，德軍就從本土和意大利調集飛機，攻擊登陸灘頭，隻是實力相差太過懸殊，隻能在夜間進行一些騷擾性質的空襲，起不到什麼作用。七天裏共出動1683架次，還不及盟軍一次航空火力準備出動的飛機架次，取得的戰績隻是擊沉了2艘驅逐艦和若幹艘小型艦艇。
當盟軍登陸灘頭成為鞏固統一的登陸場後，就按預定計劃向內陸發展，美軍第1集團軍奪取瑟堡，擔負主攻；英軍第2集團軍猛攻卡昂，造成直取巴黎的假象作為佯攻。
德軍雖然最初的反擊已告失利，但並不甘心就這樣任由盟軍發展，隆美爾調整部署，使用步兵防守卡昂至科蒙一線，抽出裝甲部隊以反擊手段來阻止美軍的進攻 。但還沒等新的部署調整好，英軍就先發製人發動了攻勢，打亂了德軍的計劃，有力保障美軍對瑟堡的攻擊。
6月13日，英第7裝甲師在向卡昂西南的維萊博日推進途中，與正從亞眠趕來的德軍黨衛軍第2裝甲師遭遇，雙方隨即爆發激戰，英軍人員、坦克損失很大，被迫後撤。雖然英軍的進攻沒有進展，但卻將德軍精銳的第2裝甲師吸引在卡昂地區，為美軍進攻創造了條件。當美軍占領卡朗坦後，德軍從卡昂地區無法抽出部隊，隻好從布列塔尼半島緊急調來黨衛軍第17裝甲師，攻擊美軍側麵以消除美軍對瑟堡的威脅，美軍經激烈戰鬥，擊退了德軍，並乘勝於6月14日突破德軍在聖索沃地區的防線，最終於6月16日攻占了聖索沃。根據希特勒的指示，在該地區的4個師必須全力阻滯美軍的前進，然後向瑟堡且戰且退，死守瑟堡。隆美爾清楚地知道，這4個師幾天來在戰鬥中兵力裝備消耗很大，已無力勝任堅守瑟堡的重任，即使退入瑟堡，充其量不過使瑟堡多堅持幾天而已。所以他向希特勒請求將這些部隊直接撤往塞納河，加強塞納河的防禦。但希特勒拒絕了他意見。當聖索沃地區出現被突破的征兆時，隆美爾不顧希特勒的指示，果斷命令所有能聯絡上的部隊迅速向南撤退，這才挽救了不少部隊。
6月18日 ，美軍攻占了科湯坦半島中部的巴內維爾。
6月19日，美軍出色發揮機動性強的優勢，掉頭直取蒙特堡，將科湯坦半島攔腰切斷。
6月20日，美軍有3個師推進到距瑟堡僅8公裏處。瑟堡位於科湯坦半島北部，是法國北部最大港口。德軍築有混凝土野戰工事，還利用河流和水渠設置反坦克障礙，在城郊部署有20個設在暗堡裏的炮連，其中15個是口徑150mm重炮，這些火炮既可向海上目標射擊，又可控製內陸道路。隻是兵力不足，因為前一時期的戰鬥已消耗了大量有生力量，城防司令施利本將軍把勤雜人員編入戰鬥部隊，才勉強湊起4個團的兵力。
6月21日，美軍為保全港口設施，以廣播敦促守軍投降，遭到德軍拒絕。於是美軍決定對瑟堡實施強攻。
6月22日，盟國空軍進行攻擊前的航空火力準備，出動500架次飛機對瑟堡實施密集轟炸，投彈1100噸。隨後美軍3個師從南麵發起猛攻，德軍殊死抵抗。為盡快攻下瑟堡，美軍迫切需要海軍提供艦炮火支援，可惡劣天氣使得艦炮火支援直到6月25日才開始。海軍派出3艘戰列艦，4艘巡洋艦，11艘驅逐艦組成艦炮支援編隊支援地麵部隊，美第7軍軍長柯林斯中將為避免艦炮誤傷己方部隊，要求軍艦除提供召喚射擊外，隻能對射擊軍艦的德軍炮火還擊，取消了其他一切遠距離艦炮射擊。海軍軍艦進行了長達七小時的艦炮射擊，極其有效壓製了德軍炮兵火力。在強大的海空軍火力支援下，美軍第7軍於6月25日黃昏衝入了瑟堡市區。次日，施利本和港口海軍司令亨尼克少將一起宣布投降，但個別同主力失去聯絡的據點仍負隅頑抗，美軍使用坦克和轟炸機協同攻擊，將德軍殘部逐步壓縮到瑟堡最西北端。7月1日最後據點裏德軍被迫投降。至此，美軍占領整個科湯坦半島。
就在美軍攻占瑟堡的同時，蒙哥馬利指揮英軍第2集團軍，於6月26日以4個師的兵力發起代號為“埃普索姆賽馬場”的作戰，猛攻卡昂。於當天中午攻占舍克斯，並繼續向前推進，但在左右兩翼都受到德軍黨衛軍第12裝甲師的堅決反擊，前進非常艱難。6月27日，英軍經一番苦戰，擊退德軍的反擊，占領勞良，先頭部隊第11裝甲師控製了奧登河上的橋梁。6月28日，英軍主力渡過奧登河，建立起正麵寬3650米，縱深900米的橋頭陣地。6月29日，德軍集中5個裝甲師發起反擊，盟軍的空軍乘著天氣晴朗的有利條件大舉出動，對德軍裝甲部隊實施了極其猛烈的轟炸，瓦解了德軍的攻勢。英軍第11裝甲師乘機占領卡昂西南的戰略要地112高地。德軍深知112高地的重要價值，隨即組織多次反撲，但均未得手。6月30日，德軍集中所有炮火，全力炮擊112高地，在猛烈炮擊下，英軍難以堅守，隻好放棄112高地撤到奧登河岸邊。德軍雖奪回了112高地。但一直在盟國空軍的猛烈打擊下，無法集中使用裝甲部隊，也就發揮不出裝甲部隊巨大的突擊威力，一般隻能使用200名步兵和15—20輛坦克組成小型戰鬥群進行短促出擊，難以取得勝利，加上幾天來坦克損失約100輛，又得不到補充，隆美爾為確保卡昂，隻好放棄外圍一些陣地，將全部900輛坦克中的700輛部署於卡昂近郊。盟軍在占領卡盧克機場後，再無力推進，雙方陷入對峙。
6月29日，隆美爾和龍德施泰特晉見希特勒，彙報了當前的戰局。希特勒對此大為不滿，調整了德軍西線高層指揮人事，以克盧格元帥取代龍德施泰特任西線總司令，埃伯巴赫取代馮·施韋彭格指揮西線裝甲部隊，並將所部改稱第5坦克集團軍，以黨衛軍上將豪瑟接替剛剛病故的多爾曼上將任第7集團軍司令。
7月1日，盟軍宣布“霸王”登陸作戰中的海軍作戰即“海王”作戰勝利結束。隨即撤銷東、西特混艦隊的番號，所屬艦艇一部分被調往地中海和太平洋。盟軍又在諾曼地新設立兩個海軍基地司令部，一個在瑟堡，一個在朱諾海灘的人工港，具體負責指揮調度人員、物資的運輸和卸載。
7月3日，盟軍集中14個師的兵力，向登陸場正麵德軍約7個師發動猛攻。因前進的道路上是大片沼澤和諾曼底地區特有的樹籬地形，易守難攻，加上天氣不佳空軍也無法出動，所以進展緩慢，在五天裏才前進6.4公裏，而傷亡高達5000人。接下來足足經七天的浴血奮戰，又付出5000人的傷亡才推進4.8公裏。傷亡如此之大，主要是前進的道路兩側都是沼澤，隻能展開1個師的兵力，在遍布地雷、障礙物的道路上粉碎德軍的頑抗步步推進。
7月6日，直屬盟軍最高司令部指揮的具有極強機動力和突擊力的美軍第3集團軍，在驍勇善戰的巴頓率領下，踏上歐洲大陸。
7月9日，德軍黨衛軍裝甲教導師被調到維爾河地區，抗擊美軍的攻勢，盡管該師全力奮戰，仍阻止不了美軍的推進。
7月11日，西線美軍向諾曼底地區重要的交通樞紐聖洛發動鉗形攻擊，但德軍依托預先構築的工事拚死抵抗，美軍的攻擊未能如願。於是美軍停止攻擊，整頓部隊，補充彈藥，準備第二輪進攻。而德軍人員、裝備、彈藥所剩無幾，又得不到補充，已是山窮水盡。在美軍隨後發起的第二輪進攻中終於不支，聖洛於7月18日被美軍攻占。在聖洛戰鬥中德軍在諾曼底地區重要的前線指揮第84軍軍長馬克斯中將陣亡。美軍為奪取聖洛也付出了近4萬人傷亡的高昂代價。隨著聖洛的失守，德軍在諾曼底地區防線被盟軍分割為兩段，局麵更為被動不利。
與此同時，東線的英軍對卡昂發動第二輪攻勢。7月7日，盟軍出動460架次重轟炸機，對德軍陣地進行密集轟炸，在四十分鍾裏投彈達2500噸。7月8日，英軍2個師和加軍1個師在海軍艦炮火力支援下，向卡昂實施向心突擊。不料空軍的猛烈轟炸雖給德軍造成了慘重傷亡，卻也造成了遍地瓦礫廢墟，其損壞程度甚至嚴重影響了己方地麵部隊的推進，因此英軍於7月10日才占領卡昂。
在隨後的一周裏，盟軍一邊補充兵力物資，一邊不斷向正麵德軍施加壓力，使其無法重新調整部署。
7月18日，為進一步將登陸場擴大到奧恩河至迪沃河之間，英軍繼續由卡昂向東南推進，為配合英軍的進攻，盟國空軍實施了更猛烈的航空火力準備，共出動1700架次重轟炸機和400架次中轟炸機，投彈達1.2萬噸，並吸取對卡昂轟炸的教訓，炸彈都改用瞬發引信，以減少對道路的破壞。德軍也改變戰術，采取縱深梯次防禦，大量使用88mm高射炮平射坦克，並在有利地形不斷組織反衝擊，使英軍傷亡很大，坦克損失達150輛，進攻被迫停止。
盡管英軍的進攻沒有取得進展，但在整個戰場上，盟軍已到達岡城——考蒙——聖洛——萊索一線，形成正麵寬150公裏，縱深15—35公裏的登陸場，建立並鞏固了戰略性質的橋頭堡，完成了大規模地麵總攻的準備，奪得了供大規模裝甲部隊展開的進攻出發陣地，為收複西歐奠定了堅實的基礎。至此，諾曼底登陸戰役從盟軍的勝利告終。
戰役影響
諾曼底登陸的勝利，宣告了盟軍在歐洲大陸第二戰場的開辟，意味著納粹德國陷入兩麵作戰，減輕了蘇軍的壓力，協同蘇軍有力的攻克柏林，迫使法西斯德國提前無條件投降。美軍從而把主力投入太平洋對日全力作戰，加快了第二次世界大戰的結束。
雙方主將
艾森豪威爾：
艾森豪威爾（1890—1969），美國第34任總統，陸軍五星上將。在美軍曆史上，艾森豪威爾是一個充滿戲劇性的傳奇人物。他曾獲得很多個第一。美軍共授予10名五星上將，他是晉升得“第一快”；他出身 “第一窮”；他是美軍統率最大戰役行動的第一人；他是第一個擔任北大西洋公約組織盟軍最高統帥；他是美軍退役高級將領擔任哥倫比亞大學校長的第一人；他是美國惟一的一個當上總統的五星上將。
龍德施泰特：
龍德施泰特（1875—1953），納粹德國元帥第二次世界大戰期間德國最有指揮才能的指揮官。曾指揮第２集團軍入侵捷克，指揮南方集團軍群入侵波蘭。對蘇聯的入侵期間，倫德施泰特指揮的南方集團軍群，圍殲了當麵蘇聯元帥布瓊尼部隊的主力。暗殺希特勒的事件敗露後，龍德施泰特認為這是一種叛逆行為，他說：“作為一個軍人，要受宣誓效忠的約束。”
1945年5月1日，龍德施泰特被美軍俘獲，後來又被引渡給英國人。他在一所養老院裏度過餘生，1953年3月24日死於心髒病。
戰爭中的故事
“如果我活著回來……”
———“朱比利行動”陣亡士兵遺書
他乘坐的登陸小艇提前20分鍾就開始撞擊海岸上的卵石。那是7點40分。5個小時之後，某步兵團的魁北克士兵雅克·納多還一直趴在海灘上。在德軍機槍的掃射下，盟軍士兵無法前進，也無法登陸，再沒有船隻冒險接近海岸。納多就這樣裝死，直到下午1點鍾德國兵將他俘虜。他當時還不知道，他的夥伴羅貝爾·布朗熱在距他幾百米遠的地方犧牲了。一顆子彈正好打中他的前額。他剛滿18歲，就死在了迪耶普……這就是1500名參加朱比利行動的官兵（主要是加拿大人）的命運。“朱比利行動”是盟軍為籌備諾曼底登陸而進行的一次死傷人數最多的襲擊，為了正麵襲擊迪耶普港，動用了252艘船和6000人的兵力。雅克·納多後來成了戰俘，被帶到德國東部。兩年又九個月後，他成功地逃走，最終回到英國。他從沒有忘記羅貝爾·布朗熱。隻要一提起這個名字，他就會潸然淚下。戰後多年他還與布朗熱的一個侄子有來往。布朗熱被埋在靠近迪耶普的加拿大軍人公墓，納多為了看望這個朋友，已去過那裏20多次。
下麵是羅貝爾·布朗熱寫的一封家信。
親愛的爸爸媽媽：
我接著在衝鋒艇上寫信，小艇將使我們成為射擊的靶子。我們還算幸運，因為大海十分平靜，天氣很好，溫度也適宜。有人對我們說，與敵人交火大約是在5點30分。
月光足以讓我接著寫這封信。兩個半小時前，我們上了船，我要在黑夜來臨前抓緊時間。我借此機會請求你們原諒我給你們帶來的一切痛苦和所犯下的種種錯誤，特別是在入伍期間。
如果我能在這次冒險行動後活著回來，如果我能在戰爭結束後重返家園，我願意為擦幹媽媽你的淚水做任何事情，我會盡我所能讓你們忘卻因我造成的一切恐慌。
不過，一旦你們獲悉我陣亡，要表現得勇敢些，請原諒我給你們帶來的一切痛苦。有人提醒我們，我們已經非常接近法國海岸了。我相信是這樣的，因為我們聽到了炮擊聲和爆炸聲，甚至還有炮彈從我們頭頂上空呼嘯而過。我終於明白了，我們不再是進行演習訓練。我們旁邊的一艘衝鋒艇剛剛被擊中，連人帶艇頃刻間就變成了碎片。
啊！上帝，請保佑我們免遭同樣的命運。有那麼多戰友在兩分鍾前還健在，現在卻永遠地離開了這個世界。這太可怕了。如果我也成了他們中的一員，雅克將會告訴你們我的遭遇，因為我們倆曾相互許諾，萬一有一個永遠回不去了，另一個就負責轉告。我非常愛你們，請轉告弟弟妹妹，我也非常愛他們。
2004年，布朗熱的朋友納多回憶說：“我們都是魁北克人，兩家都是人口多且窮。羅貝爾是家裏的老大，有9個弟妹。他選擇當步兵是因為軍餉更高一些，可以給父母寄一些錢。自1941年6月開始，我們就不曾分開過，我們在一起談未來，談將來有一天可能會娶什麼樣的妻子。然而，在迪耶普，我們沒有乘坐同一艘船。到傍晚，我才獲悉他陣亡了。是一個和我一樣被抓到德國的戰友告訴我的。他對我說，‘布朗熱不走運，甚至還沒來得及踏上法國的領土’。我始終認為，我之所以能夠幸存，是因為個頭小。那些大塊頭是更好的靶子。”
戰爭遺跡
卡昂和平紀念館
卡昂和平紀念館位於城西北郊的和平紀念館，是第一個有關諾曼底登陸戰役的紀念館，也是來卡昂者必到之地，這裏更吸引了撫今追昔的各國遊客。
紀念館造型簡潔，館外一側是參戰各國的國旗。一側的玻璃牆內存放了各國送來的石刻，第一塊來自挪威：“兒子，保衛你父親贏來的自由。”荷蘭的寄語則是：“戰爭意味著死亡，和平等於生命，自由就是希望。”美國人送來的是艾森豪威爾出征令中的一句：“全世界的眼睛都看著你們……”比利時人寫的是：“過去我們為自由團結起來，現在讓我們繼續為和平而團結。”
館內大量珍貴曆史照片使人們仿佛回到那個炮火紛飛的年代，飛機坦克複製品、參戰士兵的訣別書等實物吸引訪客久久駐足。每位參觀者還可欣賞三場資料電影。利用多媒體檢索設備，訪客能輕鬆查到諾曼底戰役的每個細節。
名人論戰
艾森豪威爾在諾曼底登陸後說：“毫無疑問，諾曼底戰場是戰爭領域所曾出現過的最大屠宰場之一，那兒一帶的通道、公路和田野上，到處塞滿了毀棄的武器裝備以及人和牲畜的屍體，甚至要通過這個地區也極為困難。我所見到的那幅景象，隻有但丁能夠加以描述。一口氣走上幾百碼，而腳步全是踩在死人和腐爛的屍體上……”
軼事
以諾曼底登陸為題材的影視作品
《最長的一天》（The Longest Day，香港譯為《碧血長天》），一部由理查德·伯頓、肖恩·康納利和約翰·韋恩等主演的美國電影，1962年出品。
《拯救大兵瑞恩》（Saving the Private Ryan，香港譯為《雷霆救兵》，台灣譯為《搶救雷恩大兵》），一部由斯蒂芬·斯皮爾伯格導演，湯姆·漢克斯主演的美國電影，1998年出品。
《兄弟連》（Band of Brothers，香港譯為《雷霆傘兵》，台灣譯為《諾曼底大空降》），一部由斯蒂芬·斯皮爾伯格和湯姆·漢克斯監製，HBO製作的美國電視劇，2001年出品。
《超級女特工》（Femmes de l'ombre， Les【法語】，Female Agents【英語】），一部由蘇菲·瑪索，瑪麗·吉蓮等主演的法國電影，2009年出品。