1944年6月6日淩晨，盟軍傘兵部隊首先發動攻擊。盟軍空降兵搭乘239架運輸機與867架滑翔機實施登陸。6月6日淩晨1時15分，是世人永難忘懷的“登陸日”。就在那一刻，在法國的瑟堡半島，120名美軍先導官兵在月色中跳下座機。5分鍾後，在西麵80公裏開外，首批英軍空降兵也跳出了座機。3時14分，2219架轟炸機首先對德軍海岸工事和灘頭障礙物發起猛烈轟炸，一共投下7616噸炸彈。5時50分，海軍重炮也開始轟擊德軍固定炮台和混凝土防禦工事。6時30分，第一批突擊部隊搭乘4266艘艦艇，在海軍炮火和10個戰鬥機中隊的掩護下接近5個目標海灘，部隊先放下水陸兩棲坦克，由他們領先向灘頭挺進。
其中奧馬哈海灘的爭奪最為激烈。奧馬哈海灘的地形是一片凹進去的海灘，兩端是30多米高的懸崖，懸岸之間的海岸逐漸上升，形成一片高地，向內陸延伸到0.8公裏時，高地的高度達45米。在這段高地上有4個被小溪衝蝕的深穀，每個深穀各有一條狹窄的小路，車輛必須通過這4條通道才能到達內陸。海岸潮間帶的寬度大約為270米，由硬沙質構成。接著是突然凸起的卵石堤岸，上麵有蛇腹形鐵絲網。隆美爾在此處修築了鱗次櫛比的哨所、炮樓，以防備盟軍的空降行動。
德軍充分利用這些有利的自然條件，在此處布設了異常堅固的防禦地帶。海灘靠岸的一半地區已經密集地設置了3排水下障礙物：“比利時牛棚門”——2×3米的鋼質構架，柱上多有餅狀水雷；縱深達2.4～3米的木質或混凝土拒馬，其中l/3掛有水雷；帶角鋼質拒馬——全部掛有水雷，在平坦的沙灘上密布著反坦克地壕和地雷，每條通路周圍都有大量的火力點。而更可怕的是，擔任此次任務的美第五軍的第二十九師和第一師的兩個團對這裏的情況了解甚少。美軍原以為防守在這裏的應是戰鬥力很差的海防第七十六師，但實際上在此防守的卻是戰鬥力很強的德軍第三五二師。
在奧馬哈的西半部，H時（6時30分）之前13分鍾，盟軍的28輛水陸坦克開始爬上海灘，但很快遭到德軍的反擊。其中盟軍的2輛坦克登陸艇被擊穿在海灘上，9輛坦克被擊中起火。東段比西段更慘，指定在東段登陸的32輛坦克隻有5輛上了岸。
第一批部隊雖然準時於H時開始登陸，但煙霧、大風、潮流使隊形大亂，士兵們在1米深的水中冒著敵人猛烈的射擊前進，許多人死在德軍的槍口下和不斷上漲的潮水裏。在西部登陸的一一六團，A連傷亡66％，E、F、G3個連幾乎全部陣亡；在東部的第十六加強團情況更糟，本應在E紅灘登陸的E、F連卻登上了F綠灘，而本該在這裏登陸的一連卻跑到了根本不打算用的F紅灘。這裏的傷亡更是慘不忍睹，該團E連連長及104人陣亡，共有180人的F連僅有2名軍官幸存。
負責開辟通路的14個水下爆破隊以52％傷亡的巨大代價開辟出了5條通路和3條不完整的道路，但又未能標示出來。但是美軍也異常頑強地繼續向海岸衝去，各突擊部隊基本上都在按10分鍾的間隔前赴後繼地向岸上衝去，在海軍艦艇強大的火力支援下，一步步地向前推進。下午，當第二梯隊的B編隊到來時，情況已大有好轉，部隊前出縱深已達1.5～2.5公裏。為此美軍付出了2500人的代價後，才奪下灘頭陣地。雖然沒有達到預定的目標，但也終於突破了“大西洋壁壘”。傍晚，美第五軍3.5萬人登上海灘。此時，其他4個登陸點的盟軍也鞏固了灘頭陣地，並在海空軍的支持下向縱深發展。
德軍對盟軍在諾曼底的登陸行動大吃一驚。隆美爾不在，他的參謀長斯派達爾認為更大規模的進攻是在加來地區，不願將第二十一裝甲師投入諾曼底地區。西線總司令倫德施泰特元帥起初也持相同看法。但後來倫德施泰特終於反應了過來，大約清晨6時許，他首次向最高統帥部報告了形勢概況，說一切跡象表明，敵人登陸已經開始，登陸地點顯然在諾曼底。並請求批準裝甲師組成的預備隊從待機地域向前線開進。因為希特勒事先曾交代過沒有他的批準，誰也不能調動這些裝甲師。而此時有熬夜習慣的希特勒剛剛休息，總參謀長約德爾不願打擾他上午的睡眠，況且約德爾仍然認為盟軍在諾曼底的行動極有可能是佯攻，真正的主攻地點恐怕還是加來地區。直到6日中午例行彙報時，約德爾才向希特勒報告了盟軍在諾曼底登陸的情況。希特勒立即行動起來，批準派譴第SS12黨衛裝甲師和李爾裝甲教導師趕到諾曼底去。並下令第七集團軍必須最遲在當晚肅清盟軍的灘頭陣地。