1944年6月6日6時30分，諾曼底登陸戰役正式打響！
盟軍首先實行空降作戰。空降兵在登陸灘頭兩側距海岸10到15公里的地方空降，以阻止德軍預備隊增援登陸場，並從側後攻擊德軍海岸防禦陣地。由於在最初的一兩天內，盟軍只能登陸6到8個步兵師，只有在建立起可供裝甲師展開的大登陸場後，才能將裝甲師投入作戰。如果在裝甲部隊登陸前，德軍突破了登陸部隊的防線，將會給登陸帶來滅頂之災。所以，空降兵的作用，在登陸初期至關重要。
英國第1空降師是最早投入戰鬥的部隊。6日凌晨，他們就被空投到登陸地區的左翼，目標是奪取附近的橋樑，阻止德軍裝甲部隊增援海灘。傘兵們迅速佔領了這些橋樑，還奪取了在梅爾維勒的地堡。
但美軍第八十二和第一〇一空降師就沒那麼幸運了。由於飛行員不熟悉地形，再加上敵軍炮火威脅，登陸部隊散落在了幾個地方。有些傘兵不幸地降落在了海中或陸地上被德軍淹沒的低洼地區，很多人由於裝備沉重，淹死在了水中。空降24小時後，101師只集合起約3000人。但是，美軍可以說因禍得福，傘兵被投放在整個諾曼底，只好各自為戰，這恰恰分散了德軍兵力，並且使德軍指揮官大大高估了傘兵的人數，在很大程度上緩解了登陸場的壓力。
空降的盟軍，很快奪取了一些至關重要的橋樑和海灘通路，摧毀了德軍的炮兵陣地，牽制了德軍的預備隊，分散了德軍的兵力，為盟軍登陸部隊實施登陸創造了有利條件。
隨著傘兵的空降，盟軍開始大舉登陸。
盟軍一共選擇了五個海灘作為登陸場，分別是寶劍海灘、朱諾海灘、黃金海灘、奧馬哈海灘和猶他海灘。
寶劍海灘是五個登陸場中最東邊的一個。從寶劍海灘東邊登陸的英軍部隊，很快擊潰了德軍步兵，並在午後與空降部隊會合。但從寶劍海灘西邊登陸的英軍，則遭到德軍坦克部隊的頑強抵抗，無法順利與在朱諾灘登陸的加拿大部隊會師。雙方一直激戰至黃昏，盟軍才擊退德軍。
朱諾海灘登陸區寬約10公里，德軍步兵就部署在海灘沙丘後的村落中。登陸作戰一開始便極為慘烈，有三分之一的盟軍登陸艇被德軍的水雷和障礙物摧毀。加拿大的攻擊部隊雖然輕易越過了沙灘，卻在沙丘前遭到德軍強大火力的無情攻擊，首波進攻部隊的傷亡率高達50%。中午時分，加拿大部隊才佔領了沿岸的城鎮，向內陸推進，並與黃金海灘的英軍會師。
黃金海灘是五個登陸場的中心點。德軍在濱海小城利維拉和阿梅爾有重兵防守，還在離海岸500米的地方安裝了4門155毫米重炮，直接對準海岸。英國海軍艦隊用強力炮火轟擊，才摧毀了這4門重炮。當天入夜時分，已有25000名盟軍將士順利登陸。
奧馬哈海灘是諾曼底登陸中戰鬥最激烈的海灘。在奧馬哈海灘登陸的盟軍點兒背到家了，遭受了巨大損失，僅陣亡者就達2500人，所以奧馬哈海灘被稱為「血腥奧馬哈」。
奧馬哈海灘全長6.4公里，海岸多是30多米高的峭壁，絕對的易守難攻。美軍第九軍，擔任了奧馬哈海灘的搶灘登陸任務。之前盟軍得到情報說，這裡的德軍只有一個團的兵力，而且還是後備役人員，戰鬥力很差。而實際上，隆美爾在兩個月前就把德軍精銳的352步兵師全部派往諾曼底，駐守在奧馬哈灘頭的正是352師的一個主力團。可惜登陸部隊出發後，盟軍情報機關才搞清楚352師就在諾曼底。於是，電影《拯救大兵瑞恩》中那幕悲壯的戰爭場面就開始了。
登陸當天，天氣十分惡劣，盟軍在海峽中因風浪過大損失了10艘登陸艇和300多名官兵。登陸開始後也非常不順，奧馬哈海灘西段預備的32輛水陸兩用坦克中，有27輛剛一下海就因風浪過大而沉沒，倖存的5輛坦克中還有2輛很快被德軍炮火摧毀。整整兩個小時中，沒有一名美軍士兵在西段衝上海灘，在東段也僅僅佔領了一小段海灘，大批士兵擠在灘頭束手無策，任憑德軍炮火攻擊，登陸行動幾乎完全停滯。
在這千鈞一髮之際，美國海軍出手了。由於登陸部隊長時間沒有傳回任何信息，海軍指揮官意識到奧馬哈海灘的形勢可能極為不妙，於是17艘驅逐艦不顧觸雷、擱淺和被德軍海岸炮轟炸的危險，前進到了距離海灘僅730米處，在近距離為登陸美軍進行火力支援。而美軍的敢死隊此時也爬上了霍克海角，先前被堵在海灘上的美軍也開始衝鋒。中午時分，登陸部隊第二梯隊提前登陸。在空軍的指引下，美國海軍的戰列艦和巡洋艦也開始向海岸射擊，德軍的防禦體系終於崩潰。
天黑時分，美軍登陸成功，第五軍軍部上岸並設立了指揮所。軍長羅傑少將登陸後，立刻發電報給上級說：「感謝上帝締造了美國海軍。」
猶他海灘位於卡倫坦灣的西側。在此負責搶灘登陸的是美軍第7軍第4師，這個師的副師長是西奧多·羅斯福總統的小兒子小西奧多·羅斯福准將。
作為美國第4師的副師長，無論從哪一標準來看，小西奧多·羅斯福都是一位特別的戰士。作為西奧多·羅斯福總統的長子，富蘭克林·羅斯福總統的堂兄，他已經參加了在北非、西西里和科西嘉的登陸行動。小羅斯福身材矮小，臉上布滿皺紋，心臟經常纖維性地顫動，還患有肩周炎，嗓音沙啞，但他因為在戰鬥中的勇氣和對士兵的愛護而聞名。儘管他的年紀已經不適合兩棲作戰，小羅斯福還是勸說上級允許他參加登陸作戰，去「安撫那些小夥子」。小羅斯福只帶著一把手槍和一根拐杖，就踏上了萬分兇險的登陸前線。這位矮小的將軍，成了士兵們的精神支柱。他是諾曼底登陸當天唯一上陸的將軍。
在5個登陸海灘中，猶他海灘是作戰中最順利、人員傷亡最少的海灘。從某種程度上講，這要歸功於指揮官小羅斯福的進取精神。
由於小羅斯福的果斷，登陸作戰展開後，僅僅3個小時，登陸部隊就掌控了沿海的公路；中午時分，登陸部隊便與5小時前空降在敵軍防線背後的空降部隊會師；而到了當天午夜，小羅斯福指揮的軍隊已經成功達成登陸的作戰目標，建立了鞏固的登陸場，而他們僅陣亡197人，不到預計傷亡的10%。
艾森豪威爾將軍對小羅斯福的指揮才能非常賞識，準備任命他為第90步兵師師長。但小羅斯福再也沒有機會上任了，就在任命的前一天，小羅斯福突發心臟病在吉普車上殉職。
7月14日，小羅斯福的遺體被安葬在諾曼底美軍公墓。由於小羅斯福在諾曼底登陸中的傑出貢獻，他被追授國會榮譽勳章。後來有人問美國第1集團軍司令布萊德利將軍：你認為在自己的整個軍旅生涯中，見到過的最勇敢的人是誰。布萊德利回答說：猶他灘頭的泰德·羅斯福（泰德是西奧多的昵稱）。美軍中一向以作戰勇猛著稱的巴頓將軍，也在他的日記里提到，小羅斯福是他所認識的最勇敢的軍人。
6月6日，被隆美爾預言為決定性的24小時，被艾森豪威爾稱作歷史上最長的一天，就這樣過去了。著名戰地記者羅伯特·卡帕帶著相機冒險跟隨第一撥盟軍登陸，他跟士兵們一起涉水接近岸邊，一起躲避子彈。他拍下了近100張激動人心的照片，然而由於沖洗照片的人心情過於激動，溫度調得太高，最後只保留下了8張模糊的照片，非常令人遺憾。僅剩的這幾張照片登報發表時，旁邊卻寫著：拍照時卡帕的手抖得很厲害，他心情十分激動。
比卡帕更激動的是希特勒。6月7日，希特勒將西線5個裝甲師的指揮權交給隆美爾。隆美爾決心憑藉這支精銳部隊大舉反擊，他把反擊的第一個目標定為阻止盟軍將5個登陸灘頭連成完整的大登陸場，其次是確保卡昂和瑟堡。可惜德軍裝甲部隊從100到200公里的距離外趕來，一路上遭到盟軍的猛烈空襲，根本無法成建制投入作戰。零星部隊衝到海灘，也在盟軍軍艦炮火的轟擊下傷亡慘重，沒了往日的威風。6月7日整個白天，在盟軍海空軍的絕對優勢火力下，德軍無法組織起大規模反擊。
雖然最初的反擊已告失利，但德軍不甘心任由盟軍發展。隆美爾調整部署，使用步兵防守卡昂至科蒙一線，抽出裝甲部隊反擊，阻止美軍進攻。但還沒等隆美爾調整好新的部署，英軍就主動發起了進攻，打亂了德軍的計畫。
6月13日，英國第七裝甲師在推進途中，與匆匆趕來的德國黨衛軍第二裝甲師遭遇，雙方隨即爆發激戰。對英國人來說，這是一次悲催的戰役。因為，他們遇到了德國黨衛軍的「裝甲老虎」——魏特曼。
魏特曼出生於德國巴伐利亞，從小就受到納粹思想的侵染，戰前就加入了「希特勒警衛旗隊」裝甲師。在波蘭戰役和蘇德戰場上，魏特曼屢立奇功，是德軍的王牌坦克手。魏特曼曾指揮一輛「虎」式坦克，在庫爾斯克戰役中，摧毀了20輛蘇聯坦克、28門反坦克炮。到1944年1月，他個人擊毀坦克的總數達到88輛。希特勒特別高興，親自授予魏特曼騎