进攻荷兰的德军是A集团军群第18集团军。第18集团军有10个步兵师和1个伞兵师、1个机降师，集团军军长为库赫勒将军。德军对荷兰作战计划为：以空降兵的突袭为地面部队迅速攻破荷兰防线提供保障，再进攻鹿特丹、海牙两地。在德军入侵波兰的第二天，荷兰政府下达战争动员令，从此一直保持着防御状态。荷军的防御作战是依据英、法、荷、比四国联合制定的计划而实施的。按照规定，荷兰军队在英法陆军赶到前，在边境和纵深防御阵地进行防御，延缓德军的推进速度，等待英法军队的到来。由于荷军的兵力不足，难以守住从马斯特里赫特到北海的400公里长的边境，为了抵挡德军入侵，他们建立了3道防线：第一道防线在边境建立筑垒阵地，部署少量兵力；第二道防线是哥雷比-皮尔防线，10个步兵师依托阵地组织防御；第三道防线是荷兰要塞，就是鹿特丹、阿姆斯特丹、乌德列支和海牙一线，这里有海湾、河流，东有北临艾瑟尔运河的格雷伯筑垒，南有从瓦尔河至鹿特丹的防御工事，荷兰要塞是荷兰的最后屏障。为了在第二道防线尽量拖延时间，必要时可以将莱茵河、马斯河和瓦尔河的防洪坝炸开，使这一地区成为大河，巩固港口城市的防御力量。德军对荷兰利用洪水防御是知道的。德军想到一个办法破坏荷军的计划，就是在装甲部队突破第二道防线时，同时占领三条河流上的桥梁，保证德军快速通过。这个任务交给了德国空降部队。
在波兰战役中，德军没有使用空降部队，为的是避免暴露。但现在准备进行西线大规模攻势，势必要使用空降部队了。此次空降作战分成海牙作战和鹿特丹作战。在海牙，德军出动了第22机降师的两个团和第7空降师的1个营，派第22机降师师长斯庞尼克指挥。斯庞尼克的任务是用空降兵占领瓦尔肯堡机场、奥肯堡机场和伊彭堡机场，再机降两个步兵团，进攻荷兰首都海牙，俘虏荷兰皇室、政府人员和军队高层，同时阻止荷军向哥雷比-皮尔防线驰援。在鹿特丹，德军出动第7伞降师的4个营和第22机降师的1个团，由第7伞降师师长司徒登特指挥，负责夺取瓦尔港机场和鹿特丹的维列姆大桥、多尔德雷赫特大桥、默尔迪吉克大桥，为第18集团军打开通向荷兰要塞的道路。另外，德军在瓦尔港机场将机降1个步兵团，作为预备队。此次空降作战的兵力达1.6万人，由第2航空队近500架容克-52运输机运送。空降部队在德国的威塞尔、明斯特、利普施塔特、帕德恩博等9个机场出发。空降纵深达到40公里。
规定运输机自北海上空绕道，自西北的海上飞临目标。荷兰军队根据事先从德国军事谍报局得到的情报，掌握了德军空降的计划。荷军总司令温克尔曼不断下达命令加强防范。从5月7日起，荷军在各机场的跑道和公路上准备载重卡车、设置地雷和障碍物。同时，加强机场的警戒；增加了高射炮；在北海沿岸部署高射炮部队。然而，荷军大多数军官过于相信哥雷比-皮尔防线与洪水的威力，对德军空降计划并不重视。5月10日凌晨，德军出动大批飞机偷袭荷兰、比利时、法国的40多个机场，凌晨3时30分，德军向荷兰的瓦尔港、海牙、阿姆斯特丹、希尔维萨姆等地进行大规模空袭。在袭击海牙兵营时，约800名士兵被炸死。空中打击一直持续到空降部队的运输机进入空降地区上空。4时，第一批空降突击部队的运输机自德国起飞。5时30分，第18集团军进攻哥雷比-皮尔防线。在海牙，德军第7伞降师第2团第1营搭乘65架容克-52运输机，通过哥雷比-皮尔防线飞向海岸，飞行高度为30米。当来到海牙以西区域时，飞机爬升到180米，分成3队，飞向瓦尔肯堡、奥肯堡、伊彭堡3个机场。就在德军轰炸机群向后转弯返航时，容克-52运输机的伞兵降落在机场跑道上，与荷军机场警卫队展开激战。7时30分左右，德军伞兵占领三个机场。7时30分，当德军第一批机降部队的100架飞机运载两个步兵营到达瓦尔肯堡和伊彭堡机场着陆时，荷军正准备向这3个机场进行反攻。伊彭堡附近的高射炮火力很猛，运载空降兵的德运输机有12架被击落。有的飞机迫降，幸存的士兵与荷军展开激战。
下午，荷军出动6个步兵营、1个炮兵旅、1个炮兵团进攻3个机场，荷军士气大振发起猛烈的攻击。在瓦尔肯堡，荷兰第4步兵旅的3个营，在1个炮兵团的支援下，向机场上的德军伞兵和步兵进攻，把德军赶出机场。德空降部队第二批运输机到达瓦尔肯堡机场上空时，地面的战斗使飞行员不敢着陆。机场上到处是第一批被击毁的运输机。机群只好飞向海岸，在卡特威吉克附近的海滩上迫降。这块海滩土质松软，先着陆的14架飞机中有7架无法再起飞，着陆场一片混乱。空中的其他飞机在海牙的公路上找地方迫降。整个编队围绕海牙市盘旋飞行，最后在德尔夫特至鹿特丹的公路上降落。在此段公路上，有很多障碍物，降落的30架容克-52运输机中，有几架损坏严重，一些飞行员和大量伞兵在降落时丧生。荷兰步兵第4旅第2营进攻困在卡特威吉克附近海滩上的7架飞机和伞兵，将德伞兵赶出着陆场。第一批在瓦尔肯堡机场空降的德军，退守瓦尔肯堡村庄。荷军炮兵炮击了一个下午，德军拼命死守，抵抗荷军的进攻。在奥肯堡和伊彭堡，荷军近卫旅第1营，在1个炮兵旅的支援下向奥肯堡机场进攻，德军伞兵1个连逃出机场，向西南方向撤退。荷军近卫旅第2营和第3营进攻伊彭堡机场，也成功夺回该机场。下午4时，德军第三批运载预备队和补给物资的运输机来到海牙上空，它们在海牙上空盘旋。司徒登特命令第三批飞机在德军已占领的鹿特丹南面的瓦尔港机场降落。下午5时到6时，第三批飞机相继在瓦尔港机场降落。海军的防空炮火十分猛烈，三个机场的跑道上到处都是运输机的残骸。海牙周围到处是被迫降落的运输机和德军空降官兵，大部分人被分割包围。由于兵力太弱，德空降部队无力向市区进攻。5月10日傍晚，逃出包围圈的德空降部队放弃原来的计划，向鹿特丹北部进发。在海牙的德军空降部队在荷军的进攻下大部分被消灭，有1500人被俘，运输机损失惨重。在鹿特丹方面，5月10日凌晨3时，刺耳的空袭警报声响彻街头和港口。
一些荷军步兵躲进机场的战壕和地道中。两个预备连的士兵正在机库的临时宿舍里睡觉。无数颗炸弹从天而降，落在机场边缘的战壕里和高炮阵地上。机库顷刻便倒塌，很多士兵被砸死。瓦尔港机场的主要防卫力量被消灭了。很快，德军第1特殊任务轰炸航空兵团第3大队的运输机运载着伞兵第1团第3营和第2营的1个连，于5时进入了鹿特丹南部。伞兵们在空中飘了15至20秒钟后降临地面。这时，少量躲进战壕和地道中的荷军发现了德军空降伞兵。双方激烈交战，荷军的防空炮火开始打得很猛。一架载着伞兵的运输机在大火熊熊的机库上空降，降落伞见火就着，许多伞兵被摔死。经过约1小时的激战，德军伞兵占领了瓦尔港机场。
德军第16机降步兵团开始机降，一个运输机中队在机场上空突然遭到小口径高射炮的攻击，1架运输机起火，不过仍然安全着陆，两个排的德军士兵从里边跳了出来。接着，运输机陆续在机场着陆。运输机发动机的巨大轰鸣声、荷军机库弹药的爆炸声和枪炮的爆炸声交织在一起。在德军机降时，荷海军的几艘小舰艇向机降部队驶来，被德军轰炸机赶走。荷军步兵第３营在炮兵的火力支援下，也在进行反攻。这时，德军突然发射绿色信号弹。这是荷军停止炮火射击的信号，因此荷军停止了炮击。机场的荷兰守军失去了炮火支援，举起双手成为俘虏。这时，德军运输机仍然继续着陆，德军终于控制了瓦尔港机场。