德国人横行无忌，一点不在乎英国在海权方面的优势，使同盟国领袖们大吃一惊。当英国首相张伯伦先生那天下午在下议院致词时，他说德军已在挪威西岸登陆，其地点为卑尔根和特隆赫姆，同时在南岸也已有德军登陆，他又补充说：“此外还有报道说在纳尔维克也有类似的登陆，但我却很怀疑此项报导是否正确。”从英国当局眼中看来，希特勒居然敢冒险在那样遥远的地方去登陆，简直是令人难以置信，尤其是因为知道他们自己的海军有很强大的兵力正留在那个现场的附近，掩护布雷行动及其他意图中的步骤，所以就更觉得不可思议。他们以为纳尔维克一定是拉尔维克的误传，后者是南岸上的一个地方。挪威国土面积为32万平方公里（不含斯瓦尔巴群岛），人口300多万。武装力量只有6个步兵师，约1.5万人。此外，还有飞机190架，超龄舰艇64艘。鉴于领海形势趋于紧张，挪威政府决定从4月7日开始实施全国动员。
4月9日凌晨5时20分，德国政府向挪威政府递交了一份与1小时前送给丹麦政府的内容几乎完全相同的最后通牒，要求挪威政府立即答应接受“德国保护”。半小时后，挪威政府严辞拒绝，并表示决不自动屈服。
在此之前，德军的入侵行动已正式展开。德军登陆和空降部队冒着风雪，同时对奥斯陆、纳尔维克、斯塔万格、特隆赫姆、卑尔根、克里斯蒂安桑等挪威重要港口发起突然袭击。挪军装备差，战斗力不强，在敌人进攻面前，节节败退。德军除在奥斯陆进攻受阻外，迅速攻占了其余5个重要港口。
德军在挪威纳尔维克港口附近的雪地上实施伞降，以配合登陆部队作战纳尔维克为挪威北部运输瑞典铁矿石的铁路终点，是“威悉河演习”行动的首要目标之一。纳尔维克驻防司令康拉德·孔德洛上校是法西斯的狂热追随者，德军刚抵纳尔维克港口，他就命令部属投降，港口的海军指挥官对其卖国行径极为愤慨，拒绝服从，命令挪威舰艇向逼近的德军开火。当10艘德军驱逐舰向峡湾迫近时，港内的挪威“艾德斯沃尔德”号装甲舰开炮警告，试图阻止德舰前进。随后，德国人假装听从，待“艾德斯沃尔德”号放松警惕之际，以鱼雷将其击沉。另1艘挪威装甲舰“诺尔格”号立即开火反击，但因力量悬殊，很快也被击沉，300名挪威水兵阵亡。到上午8时，纳尔维克落入德军之手。
德军对挪威西海岸中部港口特隆赫姆的突击也轻易得手。
当德国重巡洋舰“希佩尔”号率海军舰群驶近峡湾时，挪威港口炮台未及开炮即被占领。随后，德军顺利地在市内码头登陆。一些要塞的驻军不愿束手就擒，但仅坚持了几个小时，只有瓦尔纳斯机场的挪军顽强抵抗两日之久。特隆赫姆的攻克使德军处于有利的形势。该港口可供大型舰船和潜艇停泊，同时又是横跨挪威中北部到达瑞典的铁路起点站，即使英军将海道截断，德军仍可从这里获得给养。
德军对挪威西南部第二大港口城市卑尔根的突击，虽然遇到顽强抵抗，但仍取得成功。4月9日凌晨5时30分，以“柯尼斯堡”号轻巡洋舰为首的德国舰群逼近港口，港口守军对入侵德舰猛烈射击，致使“柯尼斯堡”号轻巡洋舰和1艘辅助舰受到重创，其他德军舰艇闯过火网，在港口各要点安全上陆，于午前占领了整个城市。
在这次战斗中，英军第一次对挪军实施了火力支援。下午，15架英国海军俯冲轰炸机将德舰“柯尼斯堡”号炸沉。如果行动果断，英军完全有机会挫败德军在卑尔根的行动。因为在港外不远处，有一支由4艘巡洋舰和7艘驱逐舰编成的强大的英国舰队，足以歼灭较小的德国海军舰队。而当英国舰队快要开入港口时，却接到英国海军部取消参战的命令，原因是惧怕遇到水雷和空中轰炸。
德军对斯塔万格的攻击重点集中在索拉机场。索拉机场是挪威的最大机场，对德军非常重要。它一旦攻占该机场，从这里起飞的德军飞机不仅可以攻击挪威沿海的英国舰队，而且也可袭击德国北部的主要海军基地，从而使英法联军的大规模登陆行动难以实现。因此，德军将索拉机场定为“威悉河演习”行动的首批重要目标之一。索拉机场的防御力量十分薄弱，唯一具有威胁的是机场周围完好的机枪阵地。德国空军出动数十架轰炸机对挪军机枪阵地进行轰炸，使后续伞兵部队得以顺利着陆并控制机场。与此同时，德军登陆部队也在港口上岸，很快就占领了整个城市。
德军对挪威南部海岸克里斯蒂安桑的攻占付出了一定代价。德国空军加入战斗，将要塞炮台一一摧毁，德舰才得以入港，并于下午3时占领克里斯蒂安桑。当晚，德国轻巡洋舰“卡尔斯鲁厄”号在离港时遭到英国潜艇的攻击，沉入海底。
德军在挪威西部和南部海岸的攻击较为顺利，但在首都奥斯陆的行动却意外地遇到了挪军的顽强阻击。德军对奥斯陆的攻击是以重型巡洋舰“布吕歇尔”号为首的舰队实施的。9日凌晨，它们按预定时间驶入奥斯陆峡湾，但立即遭到挪威军舰的拦截。1艘德国鱼雷艇被击沉，轻巡洋舰“埃姆登”号受伤。此时，两岸炮台也展开猛烈轰击。德军趁夜幕派出一股兵力登陆，从翼侧攻占炮台，掩护舰队继续向峡湾深处开进。在奥斯陆以南约25公里处，海面变得狭窄起来，沿岸还设有奥斯卡斯堡炮台。挪威守军发现德舰后立即开炮，同时发射鱼雷。德舰“布吕歇尔”号首先中弹沉没，舰上1600名德军官兵和准备逮捕挪威国王的秘密警察，以及拟接管政权的行政官员均葬身鱼腹。其余舰掉头回撤。德军从水路进攻奥斯陆的企图未能得逞。
不过，在那一天尚未结束之前，德军已经占领挪威的首都奥斯陆，以及一切主要的港口，包括纳尔维克在内。他们所同时发动的每一个登陆攻击都已成功。
英国政府对于德国的这种成功首先是深感丧气，接着就又产生新的幻想。丘吉尔，当时还是海军大臣，两天之后他在英国下议院中这样说：
“照我看来，希特勒先生是已经犯了一项严重的战略错误，我的那些高明的顾问也都有此同感……在斯堪的纳维亚所发生的情形可以使我们大有收获……他在挪威海岸上占领了许多的据点，现在就必须要在整个夏天里继续作战，其所面对的敌人是拥有远较优势的海军，而且达到现场的运输也远比他要方便。我看不出来他已经获得了何种足以对抗的利益……我感觉到当我们的死敌被挑拨而犯了战略错误之后，情势已对我们大为有利。”
可惜实际的行动却配合不上这种高调的言论。英国人所采取的对抗行动是迟缓的、犹豫的和笨拙的。尽管在战前对于制空权是十分地瞧不起，但到实际行动时，英国海军当局却变得非常的慎重，他们因为害怕空袭而不敢让他们的船只去冒险介入那些可能会产生决定性影响的地区。部队的行动更是差劲。虽然曾经在几处地方登陆，以逐出德国侵入者为目的，但只不过两个星期的时间，他们就都已撤回了，只有在纳尔维克的一个据点为例外——那是一个月以后，德军在西线上发动主力的攻势之后才主动放弃的。