戰役進程
6月1日，第一批登陸部隊在英國南部的15個港口開始集結上船。原計劃是6月3日啟航，6月5日登陸。由於天氣惡劣，登陸被推遲了二十四小時。6月4日二十二時，航程最遠的在猶他海灘登陸的U編隊首先啟航，其他編隊隨後也按計劃陸續啟航。6月5日登陸編隊開始橫渡英吉利海峽。在航渡途中，盟軍出動大批飛機和軍艦擔任掩護。由於盟軍準備充分，組織周密，整個航渡過程未遭任何損失。實際上，盟軍安全順利航渡的最主要原因是惡劣天氣幫了大忙，德軍的氣象人發布了連續數日將會是暴風雨的天氣預報，使得德軍統帥部判斷盟軍不可能在這樣的天氣登陸，諾曼底地區德軍戒備狀態很低，這就使德軍對盟軍登陸編隊的航渡毫無察覺。
6月6日淩晨二時三十分，龐大的登陸艦隊到達距法國海岸11海裏的換乘區，士兵們從運輸船上沿繩網下到登陸艇，向登陸灘頭衝擊。上陸時間因各灘頭潮汐不同而各不相同，最早的是猶他灘頭六時三十分，最晚的是朱諾灘頭八時。
五時三十分，由7艘戰列艦、24艘巡洋艦、74艘驅逐艦、2艘淺水炮艦組成艦炮火力支援艦隊，對80公裏登陸正麵實施了長達四十分鍾猛烈艦炮火力準備。而當登陸艇接近海岸時，艦炮火力開始延伸轉為火力支援，直接火力準備接著由登陸艇中的火炮登陸艇和火箭炮登陸艇承擔，繼續向登陸灘頭射擊，掩護登陸艇搶灘上陸。整個火力準備過程，密集，猛烈，持久，基本上壓製住德軍火力，為登陸部隊順利上陸創造了條件。
各灘頭戰鬥情況如下
猶他海灘
在此登陸的是美軍第7軍第4師，師長是羅斯福總統的小兒子小羅斯福準將。6月6日二時三十分到達換乘區，四時零五分開始換乘，士兵們沿繩網從運輸船爬到登陸艇上。為保障對登陸部隊的不間斷火力支援，在第一艇波中編有8艘坦克登陸艇，共載有32輛水陸坦克。由於風浪太大，坦克登陸艇到達坦克預定下水處比計劃晚了半小時，如果仍按計劃讓速度較慢的水陸坦克下水，那麼到達海灘就會比計劃更晚，也就失去了及時提供火力支援的作用。所以在指揮艇上的指揮員決定讓坦克登陸艇繼續航行，直到距海岸僅1海裏處才放坦克下水。五時零五分，德軍岸炮開始向盟軍的掃雷艦開火，五時二十五分，盟軍艦炮火力支援軍艦比計劃提前25分鍾開炮還擊，緊接著約300架B—26轟炸機飛來向德軍陣地投彈約1000噸，然後“噴火”式飛機趕來為艦炮火力提供校射，並於六時十分起施放煙霧，掩護登陸艇搶灘。不料有1架施放煙霧的飛機被擊落，使得煙霧中出現一塊缺口，正好把“科裏”號驅逐艦暴露了出來，立即成為德軍岸炮集中轟擊的目標，“科裏”號在進行規避時誤入未清掃水雷的海域，觸雷沉沒。
登陸艇由於受到一股強勁的東南方向潮汐的影響，使搶灘地點比預計登陸點南移約1800米，這個意外反而給盟軍帶來意想不到的好運：在預定登陸點有德軍一個團的兵力，還有兩個炮連可以用火力壓製海灘。實際登陸點德軍僅一個連，防守力量薄弱。羅斯福將軍當機立斷，下令將這裏作為登陸點，還樹立起巨大指示牌標明登陸點。水下爆破組很快清理出通道。六時三十分，登陸兵上陸，八時三十分，第一梯隊先頭團突破德軍防線，向內陸發展，九時三十分，初步建立起團登陸場，十時，已上陸兩個團的兵力，基本肅清德軍在這一地區的守軍第709師，加上空降部隊已奪取了四條通路，保證了登陸部隊迅速推進。至日落時，第4師的三個團全部上陸，共上陸21328人，1742輛車，1695噸物資，建立了鞏固的正麵寬4公裏，縱深9公裏的師登陸場，先頭部隊已到達卡朗坦至聖梅爾的公路，並與空降兵會合。D日全天，第4師陣亡僅197人，為預計傷亡的10%，損失極小，是盟軍五個灘頭中最順利，損失最小的。
奧馬哈海灘
在奧馬哈登陸的是美軍第5軍第1師和第29師的各一個團。6月6日三時到達換乘區，當時海麵上風力五級，浪高12米，有10艘登陸艇因風浪太大而翻沉，艇上所載300名士兵就在海麵上掙紮。沒有翻沉的登陸艇上的士兵絕大多數人都暈了船，再加上海水打進艇內，士兵們又冷又濕，當到達海灘時，士兵們已經精疲力盡。
更糟糕的是盟軍在登陸前的火力準備中，最初為達成戰術上的突然性，在預先航空火力準備時沒有對這一地區進行轟炸。6月6日五時五十分，由2艘戰列艦、4艘巡洋艦、12艘驅逐艦組成的艦炮火力支援艦隊實施四十分鍾的艦炮火力準備，可由於害怕霍克角德軍岸炮射擊，軍艦隻是在遠距離上進行射擊，準確率很低。六時由480架B—26轟炸機對德軍防禦陣地進行直接航空火力準備，投彈達1285噸，但當時雲層又低又厚，飛行員怕誤傷己方部隊，故意延遲30秒投彈，結果1285噸炸彈都落在5公裏外。所以德軍的防禦工事和火力點大都完好無損，當盟軍的火力準備剛一結束，德軍的炮火就開始射擊了。
計劃伴隨登陸兵上陸提供及時火力支援的水陸坦克，在西段的32輛中有27輛在下水後的幾分鍾裏就因風浪太大而沉沒，餘下的5輛有2輛是駕駛員技術高超戰勝風浪駛上海灘的，另3輛要歸功於一位坦克登陸艇長的主動精神，他見第一輛坦克剛下水就在風浪中沉沒，立即命令關上艇首門，將餘下的3輛直接送上海灘。在東段指揮員見風浪太大，水陸坦克無法下水，就命令將坦克直接送上海灘，但這樣一來到達海灘的時間提前了，為了等待配合作戰的裝甲車輛，坦克登陸艇不得不在海岸附近徘徊等待，德軍抓住機會猛烈炮擊，擊沉了2艘坦克登陸艇，水陸坦克和裝甲車登陸時間被推遲，可剛上海灘，就被德軍炮火摧毀了好幾輛。接著第一波1500名士兵開始突擊上陸，因為海中有一股向東的潮汐，以及岸上迷漫的硝煙，使得士兵難辨方向，隊形也變得混亂。上陸時士兵們要先趟水涉過1米多深，50—90米寬的淺水區，還要通過180—270米寬毫無遮掩的海灘，才能接近到堤岸，而且這一切都在德軍密集而猛烈的炮火下。所以在最初的半小時裏，這1500名士兵根本無法投入作戰，隻是在淺水中、海灘上為生存而苦苦掙紮。在第一批登陸的8個連中隻有2個連登上預定海灘，但也被德軍的火力壓得抬不起頭。由工兵和海軍潛水員組成的水下爆破組，傷亡慘重，裝備丟失損壞嚴重，但仍克服困難冒著德軍炮火開始清除障礙物，在東段開辟出兩條通路，在西段開辟出四條通路，可惜在漲潮前來不及將通路標示出來，後續登陸艇一直找不到通路，擁塞在海灘上聽任德軍炮擊。
第二波於七時到達海灘，正逢漲潮，德軍炮火非常準確猛烈，完全將登陸部隊壓製在狹窄的灘頭。兩小時裏美軍在西段沒有一個人衝上海灘，在東段也僅僅占領9米寬的一段海灘。海麵上擠滿了登陸艇，秩序異常混亂，海灘勤務主任隻好下令隻許人員上陸，車輛物資一律暫時不上陸。此時美軍第1集團軍司令布萊德利根據幾份零星的通信和軍艦了望哨的報告，知道登陸遇到極大困難，勝利幾乎不可能了，他打算放棄在奧馬哈的登陸，讓美軍第5軍後續部隊在猶他海灘或英軍的灘頭上陸。
然而就在這時，局勢發生了轉機，擔任艦炮火力支援的美國海軍見陸上的官兵死傷累累，岸上火力控製組和海軍聯絡組都沒有消息，意識到海灘上形式已極為嚴峻，17艘驅逐艦不顧擱淺、觸雷和遭炮擊的危險，駛到距海灘僅730米處，進行近距火力支援。海灘上有150名別動隊員艱難地爬上了霍克角，發現所謂的155mm海岸炮竟然是電線杆偽裝的，消除了海岸炮的威脅，美軍的驅逐艦大發神威，向海灘上德軍火力點逐一開火，強大的火力打得德軍毫無招架之力，隻得掛白旗乞降。然後驅逐艦又向每一個新發現的目標射擊，並且隻要見陸軍用曳光彈射擊，就把它當作是在指示目標，馬上進行轟擊。正是驅逐艦的積極援助，逐步壓製住德軍的火力，為海灘上的美軍攻擊創造了條件。
中午時分，第二梯隊三個團的生力軍提前上陸，在艦炮和坦克支援下，一步一步擴大登陸場天黑時，第1師和第29師終於殺開一條血路，占領正麵6.4公裏，縱深2.4公裏的登陸場，到夜間登陸場正麵進一步擴大到8公裏，上陸人員共3.5萬人。D日全天，美軍第5軍付出的代價也極為慘重，光陣亡就達2500人。當夜，第5軍軍部上岸，開設前進指揮所。軍長羅傑少將向布雷德利發出的第一封電報就是：“感謝上帝為我們締造了美國海軍。”
金 海 灘
在金海灘登陸的第一梯隊是英國第30軍的第50師，加強有第79特種裝甲師的一個坦克旅。第二梯隊是英國第7裝甲師，這是盟軍在D日登陸的唯一一個裝甲師，該師參加過北非戰役並打敗了隆美爾的“非洲軍團”，是盟軍裝甲部隊中的王牌。
6月6日四時五十五分，編隊到達換乘區。由於金海灘的卡爾瓦多斯礁脈在低潮時是露出水麵的，所以登陸時間必須在漲潮後的六十分鍾，這樣登陸時間就定為七時二十五分，也就使英軍的火力準備時間比較充足，艦炮火力準備長達一百分鍾，持續而猛烈的炮擊收到了很大效果，德軍幾個主要的支撐點都被摧毀。由於風浪太大，登陸指揮員臨時決定水陸坦克不下水，由坦克登陸艇直接送上灘頭，這就避免了像美軍那樣的損失。再加上德軍支撐點的火力隻能縱向射擊海灘，無法向海上目標射擊，就使得英軍登陸部隊搶灘衝擊時沒有遭到炮火射擊，衝上海灘進入德軍炮火射界後又得到水陸坦克和特種坦克的有力支援，很順利地控製了登陸場。英軍的推進非常順利，一直到勒阿米爾村才遭到較猛烈的抵抗，步兵被德軍縱深火力所阻遏推進受阻。這時候英軍三輛用於充當開路先鋒的“巨蟹”掃雷坦克，在登陸後的戰鬥中一輛被毀，一輛陷入沼澤，僅剩的一輛開上來一直突入村內將德軍火力打啞，為步兵掃清障礙。在其他地方，一切就像演習那樣非常順利。到十一時，第二梯隊第7裝甲師開始上陸，海灘上已由特種坦克開辟出七條通路，所以英軍的推進順暢無阻。十二時三十分，第50師集中主力兩個旅的兵力並肩向內陸進攻，於當晚二十一時占領阿羅門奇，與在朱諾海灘登陸的加拿大軍隊會合，將兩個灘頭連成一片。