同当年阿拉曼战役一样，隆美尔再一次在他远离战场的时候遭遇到了与他的命运息息相关的大规模战役。而且，这一次战役的规模远远超过了阿拉曼。这是盟军足足筹备了半年多、在整个第二次世界大战中具有决定性意义的战役。诺曼底登陆正是由于它在欧洲开辟了第二战场、从而使德国不得不两线作战而奠定了德军最终失败的基础。
事实上，早在1941年9月，斯大林就曾向丘吉尔提出在欧洲开辟第二战场的要求，但当时美国尚未参战，英国根本无力组织这样大规模的战略登陆作战。直到1942年6月，苏、美、英三国终于达成在欧洲开辟第二战场的充分谅解和共识。此后，由于美英两国以消耗苏联为目的，借口先进行北非登陆和西西里登陆，此计划不得不一推再推。1943年1月卡萨布兰卡会议上，开辟第二战场的计划再次后推，确定于1943年8月进行，英美两国同意先成立英美特别计划参谋部，负责筹备和制订在欧洲的登陆计划。1943年5月，英美两国在华盛顿会议上又一次将登陆时间后推到1944年5月，并立即开始制定登陆计划。1943年6月26日，登陆计划进入具体制定阶段，地点选择在诺曼底，以“霸王”为作战方案的代号，以“海王”为相关海军行动的代号。
此计划于1943年7月15日呈交英美联合参谋长委员会，于8月获得批准。12月，艾森豪威尔被正式任命为欧洲同盟国远征军最高司令，并于1944年1月2日抵达伦敦就任。1944年2月，由于登陆舰艇不足，英美联合参谋长委员会决定将登陆日期推迟到6月初。
为了确保在诺曼底的登陆成功，盟军进行了周密的准备工作。他们动用了36个师，总兵力约288万人，其中陆军为153万人，空军飞机13700架，包括轰炸机5800架、战斗机4900架、运输机300架，海军也动用了9000余艘舰艇，其中登陆艇4000艘。所有陆军地面部队共编为4个集团军，美第1集团军、英第2集团军和加拿大第1集团军组成第21集团军群，由英国蒙哥马利将军指挥。美第3集团军则直属远征军总部。
相比之下，德军在西线虽然部署了60个师，但飞机总数450架、舰艇301艘，由伦德施泰特指挥。而实际上与盟军相交接的只有隆美尔的B集团军，下辖第十五和第七集团军共39个师，其中第十五集团军有23个师，包括14个海防师、4个步兵师和5个装甲师，配置在加莱地区900多公里的海岸线上，是隆美尔的重点防御力量。其余16个师分散在荷兰、诺曼底、康坦丁半岛和布列塔尼半岛沿海地区。而在盟军的重点进攻地区诺曼底只部署了第7集团军的6个师零3个团，地面部队兵力不足9万人。
希特勒为了对付盟军在西线的进攻，从1942年7月20日开始在挪威北部至西班牙海岸构筑由1．5万个坚固支撑点组成的防线，也就是“大西洋壁垒”。虽然希特勒要求在1943年5月1日之前要完成这个工程，但实际上直到1944年5月，只有加莱地区修筑完工。因此，被德国宣传部门大肆渲染的“大西洋壁垒”，实际只是徒有虚名而已。倒是隆美尔后来在沿海地区构建的地雷区和海滩障碍物，还发挥了不小的作用，那些斜插人海的木桩，一度曾被盟军称为“隆美尔芦笋”。
尽管德军的防守力量已相对处于弱势，但盟军由于是渡海到德国控制的陆地上作战，因此，对德军丝毫未敢轻视。
早从1943年6月起，盟军就开始对德国的空军基地和航空工业区实施战略轰炸。特别是在登陆前的三个星期内，更是以登陆点为圆心，对200公里为半径范围里的德军40个主要机场都进行了猛烈突击，基本上使德国空军丧失了组织有效抗击的能力。同时，为阻止德军向诺曼底的增援，盟国空军又实施代号为“运输作战”的空中封锁。到5月26日，从巴黎到沿海地区的所有铁路交通全部中断，诺曼底等沿海地区完全成为无铁路“孤岛”。德军只好用汽车运输来替代，但白天在盟国空军猛烈攻击下，根本无法组织有效的运输。正是这场空中封锁，使得德军修筑海防工事因缺乏钢筋、水泥等原料大受影响，并迫使德军将原用于修筑海防工事的2．6万名劳工转用于抢修铁路，从而使海防工事的进展十分缓慢，一直达不到预定要求。
此外在侦察与反侦察战斗中，盟军战斗机部队完全阻止了德军飞机对盟军登陆部队集结地区的侦察和袭扰，德军出动的侦察机，绝大多数遭到有力拦截，只有极少数飞临英伦三岛，但在盟军战斗机的前堵后追下，也无法进行侦察，使德军丧失了空中侦察这个最重要的情报来源。此外，盟军的海空军还从1944年4月17日起对法国沿海联合实施攻势布雷，到6月6日前共出动2艘布雷舰和6个鱼雷艇支队，布设多达6859枚水雷，封锁了荷兰艾莫伊登至法国布勒斯特之间的港口，以阻止德国海军可能的出击。
一切进行顺利后，盟军开始运筹空降兵抢占滩头计划。这些空降兵的主要任务是在诺曼底登陆滩头两侧距海岸10至15公里的浅近纵深立住脚跟，阻止德军的增援部队，配合海上登陆。盟军担负空降任务的部队共有3个师，其中2个美军师、1个英军师，共有1800架运输机和1200架滑翔机负责完成这项任务。按照计划，空降兵空降时间为6月6日的凌晨1时，海上登陆时间则为此后的6时30分。
实际上，从6月5日20时起，盟军就开始行动了，他们出动2775架轰炸机，在欧洲西线海岸大规模投弹，以压制德军的防御阵地。22时，盟军起飞了两批飞机，第一批24架于6日1时10分在诺曼底地区空投了2000具假伞兵和一支6人的特别小分队，利用鞭炮以及事先录制好的枪声、炮声、军官的下令声、士兵的讲话声、汽车行驶声等各种声音制造混乱。接着第二批26架盟军飞机，每架载13人，于6日0时16分在各预定地区空降，负责标示空降场，为接下来的大规模空降做准备。
6月5日23时，盟军3个空降师的突击梯队共24个伞兵营，17210人，分乘1038架运输机起飞。艾森豪威尔亲自到空降师出发机场为出征将士壮行。此后，大规模的空降兵队伍分期分批地进入诺曼底。他们抢夺桥梁和渡口、扼断交通线、控制战略制高点，并逐步与从海上登陆的部队会合。
与空降兵相比，登陆部队行动得更早。早在6月1日，盟军第一批登陆部队就已在英国南部的15个港口集结上船。按计划，这批部队应该是6月3日启航，6月5日登陆。但由于天气恶劣，登陆被迫推迟了24个小时。
6月4日22时，航程最远的、准备在犹他海滩登陆的盟军登陆编队首先启航，其他编队随后也按计划陆续启航。6月5日登陆编队开始横渡英吉利海峡，从15个港口出发的所有舰艇先在怀特岛以南会合，然后分为五个编队沿五条被清扫干净水雷的安全航道向五个滩头驶去，过了海峡中心线后，各编队由一条航道改为两条分别供快速舰艇和慢速舰艇使用的航道，以保持编队航行队形。在航渡途中，盟军出动大批反潜飞机和军舰实施严密反潜警戒，还派出95架轰炸机和375架战斗机担任空中掩护。由于盟军准备充分，组织周密，整个航渡过程未遭任何损失。
6月6日凌晨2时30分，庞大的登陆舰队到达距法国海岸11海里的换乘区，士兵们从运输船上沿绳网下到登陆艇，然后劈波斩浪向登陆滩头冲击。最先上陆的是犹他滩头的登陆编队，抵达时间是6时30分，最晚的则是朱诺滩头的登陆编队，抵达时也仅仅是上午8时。
而盟军为掩护此次登陆行动的火力准备却早已从6月5日午夜就开始了，第一批约1000架重轰炸机向德军通讯枢纽、指挥中心、海岸炮兵阵地等目标投弹约5000吨。第二批约1600架中型轰炸机于6月6日5时向德军防御阵地投弹约4200吨。这两次航空火力准备共出动飞机2775架次，投弹9276吨。
正是在各方力量的综合配合下，盟军于6月6日在五个海滩的登陆行动都取得了成功，共上陆人员132715人，车辆1．1万辆，物资1．2万吨，而且伤亡情况大大低于预计，仅有10300人。海军在登陆当天，因德军的海岸炮和水雷，共损失驱逐舰4艘，护卫舰、炮舰、扫雷舰各1艘。
但对照着预先计划来看，盟军并没有完成当日任务，他们没有完全占领预期占领的地区，尤其是没占领卡昂和贝叶，而且在五个滩头中，只有金海滩和朱诺海滩连成一片，其余滩头之间都存在不小空隙，特别是美、英两军之间还有达12公里的大空隙。要知道只有顶住了德军随后的反击，并将五个滩头连成一片，扩展成统一的登陆场后，才可以谈得上胜利！
但值得盟军庆幸的是，德军在盟军登陆后很长一段时间内并没有组织反击。由于德军气象部门没有预报出6月6日的短暂好天气，因此德军从上到下都认为盟军是不可能在这样的天气里发动进攻的，主要的前线部队没有进入临战状态，甚至一些必要的巡逻警戒都被取消了。就在盟军登陆的关键时刻，德军一些重要指挥官却都不在岗位，诺曼底地区惟一的装甲单位，也就是德军最初反击的中坚、第二十一装甲师师长弗希丁格少将以及师作战处处长认为恶劣天气不会有什么情况，乘机到巴黎休假，只留下参谋长在卡昂的师部。B集团军群司令隆美尔正赶回赫尔林根的家中庆贺妻子的生日。而掌握战略预备队指挥权的希特勒刚刚入睡，随从接到前线的紧急报告，却不敢叫醒他，直到他自己醒来，此时已是6月6日上午10时，盟军的空降兵着陆已8小时，登陆兵上陆也已4小时。
而西线B集团军总司令隆美尔也几乎是直到此时，才得知盟军已在诺曼底地区发起总攻。至此，盟军在诺曼底开辟第二战场的“海王”计划已成功了大半。