早在1942年8月，英军曾对德国占领的法国海岸地区迪埃普进行过一次规模不大的袭击。登陆军队主要部分由驻英国的加拿大陆军组成，其他还有英国突击队、登陆舰队和护航队。由于德军日常戒备森严，登陆军伤亡极其惨重，拿这支不足5000人的加拿大部队来说，阵亡人数达18%，3300多伤亡人数中近2000人被俘。这次失败对1944年诺曼底登陆准备提供了宝贵的经验和教训。正如丘吉尔所说，必须“及时建造各类新式舰艇和设备”，要改进“海空军轰击技术”，要“将陆海两栖部队训练好、组织好”等。

德黑兰会议以后，经英美磋商，艾森豪威尔将军被任命为执行“霸王”计划的盟军最高统帅，统一指挥盟军在法国北部诺曼底登陆战役。英国泰德空军上将担任副统帅。美国史密斯将军为参谋长。英军地面部队司令是蒙哥马利，美军地面部队司令是布莱德雷。英国的拉姆齐海军上将为海军总司令，利马洛里为空军总司令。

盟国参加诺曼底登陆战役的陆海空三军总兵力287万多人，其中美军153万多人；各类飞机13 000多架；各种舰艇连同运输舰只船舶共达6000多艘。

德军统帅部为了防止盟军在法国北部登陆，强迫50万外籍劳工修建了所谓“大西洋壁垒”防御工程，六英尺厚的混凝土碉堡林立。在法国和比利时、荷兰、卢森堡一带集结了60个师（50个步兵师和10个坦克师）。德军西线总司令是冯·龙德施泰特元帅。德军的战略部署是：勃拉斯科维茨上将指挥的G集团军群的第一集团军防守比斯开湾，第十九集团军防守法国南部。隆美尔指挥的B集团军群共39个师，所辖第十五集团军19个师防守加来海峡一带，是整个大西洋防线的重点。第匕集团军12个师防守诺曼底到布列塔尼一带；一个独立军4个师守卫荷兰，另有4个坦克师准备用来保卫法国北部和比利时。

在诺曼底战役前夕，盟军已完全取得了制空权和制海权。盟军的“战略轰炸”使法国基地上的德国飞机减少到500架，其中一半由于缺乏零件、汽油和受过训练的飞行员而不能上天，猖獗数年的德国海军在英吉利海峡和比斯开湾一带，只剩下了3艘驱逐舰、5艘鱼雷艇和大约30艘其他小艇，以及36艘潜艇。

为了保证登陆成功，在海峡下面敷设了一条输油管以供登陆部队使用。在离开海岸的两个地点建成两个由70条大船构成的人造港，为此需要设计和完成几百个由37万立方米混凝土和300吨钢材制造的大浮箱同时沉人海内作防波堤。盟军具备了迅速运送30个师的能力，其中10个师可在登陆日一天内运到。对登陆时月光、潮汐、日出的时间作了周密的计算。为了迷惑敌人，盟军故意在英吉利海峡最狭窄部分制造准备进攻的假象，使敌人摸不着主攻方向。

经过全面、充分的准备之后，盟军统帅部决定在6月5日出奇不意地发动诺曼底登陆战役。这一年的6月是30年来法国海岸风力最疾、气候最恶劣、海浪最高的6月。因气候关系，登陆时间只得推迟一天。

1944年6月6日凌晨，狂风呼啸，英美23 395架运输机和847架滑翔机，从英国20个机场起飞，载着三个伞兵师向南疾飞，到法国诺曼底海岸后边的重要地区空降着陆。黎明时分，英国皇家空军的1136架飞机，对勒阿佛尔和瑟堡之间事先选定的敌军海岸的十个炮垒投弹5853吨。天亮以后，英国第八航空队的轰炸机开始出击，1083架飞机在部队登陆前半小时对德军海岸防御工事投弹1763吨。太阳升起来之后，盟国战舰驰过波浪滔滔的英吉利海峡，齐奔法国海岸。霎时间，连天的炮火倾向德军阵地。盟军空军在头一天出动14 600架次，登陆达13万人。这一天，盟军经过顽强战斗，先后在奥马哈、犹他、金滩、朱诺滩、剑滩等五个指定摊头登陆，在欧洲大陆建立了牢固的立足点。到6日傍晚，盟军伤亡人数约6200人，三个伞兵师损失2499人，比预计的要少。西线德军对盟军在诺曼底的突袭猝不及防，而且误以为是声东击西，6日天亮以后，虽出动装甲部队反击，由于规模有限，无法把盟军赶下海去。希特勒大肆吹嘘的“大西洋壁垒”被盟国强大的的攻势突破了。

到6月12日，诺曼底海滩几个滩头已连接成一条阵线。在战役的最初6天中，有326 547人、54 186辆军车和104 428吨物资通过海滩运到岸上。这时，德国首次使用V-I式飞弹轰炸英伦三岛，但并未影响盟军展开的战役。

登陆后的一个月里，盟军虽然站稳了脚跟，取得初战胜利，登陆部队超过100万人，相当于当时德军投入战斗兵力的一倍多，但由于德军的顽强抵抗，空军因天气多雨不能最大限度地发挥作用，以及海滨沼泽遍布、道路狭窄，以致攻占滩头阵地以后进展缓慢，盟军在冈城和圣洛一线才前进了20英里。

7月18日，美军占领圣洛。几乎与此同时，英加军队完全占领冈城。这里盟军已有30个师进入诺曼底战场，而德军在这里不过16个完整的师，约38万人。

到7月24日，盟军胜利完成了诺曼底登陆，将登陆场扩展到正面宽一百公里、纵深为30至50公里的范围。7月25日，盟军出动2500架飞机，美第一集团军的四个军全部投入战斗，第七、第八军不到一周之内就前进了30英里，迫使德军向东南方向退缩。

8月1日至18日，巴顿将军指挥的美第三集团军坦克部队从阿佛朗什兵分三路出击，攻占勒芒，直取奥尔良和夏特勒。蒙哥马利指挥英、加军队乘胜挺进，对法来斯和阿尔让唐的德军形成钳形攻势，包围德军8个步兵师和两个装甲师，俘虏敌人5万人，消灭敌人约一万人。溃退的四五万德军向塞纳河方向狼狈逃窜。德军西线总司令冯·克鲁格元帅被撤职，他怕希特勒把诺曼底的失败归罪于他，就在回国途中服毒自杀了。

盟军乘德军大败，**，进逼法国心脏地区，德军全线溃退。

8月19日，盟军占领塞纳河西岸的芒特，逼近巴黎。这一天，法国内地军和巴黎人民举行武装起义，解放了自己的首都：盟国各路大军纷纷奔赴塞纳河，强占渡口，追击溃敌。8月25日，法国勒克莱尔将军指挥的第二装甲师进入巴黎。当天下午，奉艾森豪威尔的命令，勒克莱尔将军光荣地接受了德军的投降。戴高乐将军也进入首都，在法国国防部大厦设立了自己的司令部。

巴黎的解放是诺曼底战役的结束。德军在诺曼底战役损失将近40万人，其中被俘25万人。还损失包括大约2100辆坦克、2000门火炮、3500架飞机、20 000辆各类车辆在内的大批装备。德军高级指挥官中有三个陆军元帅和一个集团军司令被撤职或受伤，一个集团军司令、三个军长、十五个师长和一个要塞司令被击毙或被俘。盟军伤亡209 000人，其中阵亡将士36 976人。

诺曼底登陆是第二次世界大战中规模最大的一次登陆战役。从诺曼底登陆战役的胜利到法国解放，分散了德军的兵力，在东线作战的德国师在全部德军总比例中下降到55.6%-60%。英美盟军和苏军东西配合，互相支援，使德军在以后的一系列战役中，疲于奔命，东西不能相顾，陷入“两线作战”的困境。英美盟军歼灭和牵制德军主要后备力量，极为有效地支援了东线苏军的攻势。德军大量技术装备的丧失，使日感不足的物资更加紧缺。盟军登陆后给德国经济的打击，无疑是给德国穷于应付的两线夹击的军事形势和残破不堪的战时经济火上浇油。开辟第二战场的成功，还使盟军可以抽调英国本土舰队和英美的护航舰队支援远东对日作战。同时盟军的胜利也直接鼓舞了欧洲被占领国人民的抵抗运动。

斯大林对开辟第二战场的历史作用作出了公正的评价。斯大林指出：“无可怀疑，如果没有在欧洲组织第二战场牵制住德军达75个师的话，我军是不能在那样短的时期内击破德军的抵抗并把他们驱逐出苏联国境的。但同样无可怀疑的是，如果没有红军今年夏季的强大进攻战役牵制住德军达200个师的话，我们的盟军是不能如此迅速地打退德军并把他们驱逐出意大利中部、法国和比利时国境的。”第二战场的开辟无疑对加速希特勒德国的覆灭起了重大作用。