1940年4月9日，德军入侵丹麦和挪威。盟国敦促比利时同意让盟军进驻，认为德国就要进攻荷兰和比利时了。盟国认为，如果希冀在丹麦和挪威发生的情况不在比利时和荷兰重演，就必须在德国发动进攻前让盟军进入两国。4月9日，盟国召开最高作战会议，法英两国一致同意让他们的军队预防性地进入比利时。大战迫在眉睫，但比利时仍然抱着幻想，认为能够避免战争。同时，比利时认为一旦遭到入侵，能够说服盟军一直推进到阿尔贝特运河。很多比利时人认为，在德国入侵前就让盟军进驻，会使国家分裂。4月10日，比利时政府对外通告，重申了独立和中立政策，反复强调中立政策。4月16日，比利时外交部长斯巴克在参议院的发言中重申中立政策。19日，皮埃洛特在发言中谈到政府已经采取一切措施。比利时颁布了管理外国人的条例，其中包括防止外国人秘密潜入，将外侨分为几类，有的将被拘留或驱逐。已经有几千外侨被拘留。一批拘留营正在建设中。4月底，各种迹象表明德军在西线的进攻将要开始了。
比利时政府发现，许多德侨正在把财产转移到瑞士。从驻柏林大使及罗马教皇的使节那里，比利时都得到德国即将入侵的消息。5月8日，驻柏林大使向比利时政府报告，说德军统率部已向部队下达了进攻的命令。9日，德国驻比利时首都布鲁塞尔大使烧毁相关文件。晚9点，驻柏林大使发来电报称10日德军将发动进攻。当夜，在首都值夜的官员们不断地接到报告，德军正向荷兰和比利时的边界进发，大批飞机出现在荷兰领空。5月10日凌晨，就在德军B、C集团军群上演好戏时，德军古德里安的A集团军群从中路向卢森堡和比利时的阿登山脉进行突击。
仅30万人口的卢森堡不战而降。A集团军群的先锋是克莱斯特将军指挥的装甲兵团，下辖第19装甲军、15装甲军和莱因哈特的第41装甲军。第19装甲军战斗力最强，下辖3个装甲师。第15和第41装甲军各下辖2个装甲师。10日早5时，防空警报的尖啸声响彻长空，德军将对比利时首都进行大规模的空袭。比利时立刻向英法两国求援。不久，利奥波德国王在接见了皮埃洛特、斯巴克、德尼等几位官员后，前往布雷恩东克大本营。8时30分，德国大使向比利时递交一份照会，声称为了先发制人，德国“被迫”用武力来保证比利时的中立。德国要求比利时若停止一切抵抗，德国将保证其在欧洲和在殖民地的领土完整。比利时若继续抵抗，将会丧失主权。比外长斯巴克说，面对德国赤裸裸的侵略，比利时一定会抵抗到底。当天，利奥波德国王宣布他已成为总司令，同时说，盟军正在日夜兼程地赶往比利时。
比利时人有一个引以自豪的军事要塞--埃本·埃马尔要塞。这个易守难攻的要塞防御工事建在山上。比利时军认为，它比马奇诺防线上的任何工事都更加坚固，并可以长期固守。但作战过程却出人所料。埃本·埃马尔要塞的失陷，标志着阿尔贝特运河至马斯河的防线全面瓦解。11-12日夜里，比军退守安特卫普-那慕尔-吉韦防线，这时，英法联军早已进入了这条防线。12日，利奥波德国王在卡斯托会见了盟军指挥官达拉第。当比利时和盟军正在加强安特卫普-那幕尔一线的防御力量时。战局的向南发展使防线难以防守了。13日，法军第1集团军的先头装甲部队与德军第16装甲军在日昂布鲁遭遇，爆发了二战中首次大规模坦克战。法军以损失105辆坦克的代价击毁德军坦克164辆。13-14日，德军在色当和在更北的两个地点渡过马斯河。15日，德国装甲部队在盟军的防线上打开宽五十英里的缺口。16日夜，缺口以北的比利时军队和英国远征军被迫撤到斯凯尔特河。15-16日，法军的第9集团军被德军彻底击溃。法军第1集团军的防线溃散，另外深入荷兰的法军第7集团军，已经逃回安特卫普。布鲁塞尔涌入大批难民，到处流传着被德军分割包围的谣言。这时，利奥波德与政府官员们对这场“奇怪的战争”感到震惊，意见出现了严重分歧。15-16日，利奥波德和官员们连续召开会议。在这些会议上，国王要求官员们注意盟国战败的可能性。他认为德军已经把英国远征军同法军的主力部队分割开了。官员们坚决主张，必须不惜任何代价，使比军撤到法国。同时使政府向法国撤退。他们相信法国有能力把这场战争打下去，直到获胜。5月16日，比利时首都布鲁塞尔被德军占领。
不久前，比利时政府撤往奥斯坦德。在随后的几次会议上，官员们要求将军队向南撤退，甚至要求国王丢下军队和政府一起逃到法国。利奥波德说，司令官的职责是跟军队在一起，甚至投降。他说自己的责任是保卫领土完整。事实上，因为德军的速度太快，盟军根本无法快速作出反应来阻止盟军的溃散。比利时军队很难撤到法国，军队没有坦克，其装备和训练只能打阵地战。由于不断的撤退，并放弃了第二道防线，比利时军心大乱。比军的行动受到难民潮的影响，军队发出为时已晚的命令，要居民呆在家里。但居民们却像潮水一样出现在通向法国的道路上。18日，比利时政府撤到法国。19日，法军总司令甘末林下令，要北翼各集团军向南撤退。20日，英国远征军司令戈特率军向南进攻。英国参谋总长埃德蒙·艾思赛德询问比利时军队能否一同进攻时，比利时军队拒绝，它只想再组织一次防御，准备让法军和英军重新发动进攻。20日，利奥波德国王送给丘吉尔一封信，他认为英国向南进攻，一定会使比利时军队陷入孤立，并最终投降。21日，法军新任总司令魏刚到达伊普尔召开军事会议，会上讨论怎样从南北两个方向同时发起攻势，来遏制德军的进攻。在会谈中，盟军同意由英法军队负责向南进攻，而比军退守马斯河防线，掩护盟军的行动。比军同意扩大防线，以使盟军有时间组织进攻。25日，事态进一步恶化，已经没有希望阻止德军挺进了。盟军的通讯工具大量缺乏，军队间缺少配合。比军在马斯河遭受强攻，利奥波德曾下令在马斯河作最后的抵抗，但在比军右翼与英军左翼间却出现了缺口。一些官员们来到军队大本营觐见国王。在情绪激动的觐见中，官员们说，他们想去法国，并要国王跟他们一起走，但利奥波德决心留在军队。官员们坚持说，作为国王，他的地位会使投降具有政治色彩。如果不听他们的劝告而留在国内，那国王必须对国内的纷争负责，或许被当成战俘押到德国。如果国王去法国，就可以继续在法国集结力量，和盟国一起在军事和政治方面继续斗争。利奥波德认为法国不久也会灭亡，哪怕英国独自作战，也只是海战和殖民地战争。他认为，在大国之间的军事较量中，比利时是毫无地位可言的。他认为，他为国家服务的最好方法就是留在比利时。5月26日，利奥波德再次要求英军攻击德军侧翼。当时，英军面临着覆灭的危险，正准备向敦刻尔克撤退，无法给予比利时军队任何援助。英军建议比军撤到伊塞河。
5月27日，德陆军在空军强大火力的支援下，一举突破了比利时的防线。在比利时的道路上，挤满了出逃的难民。中午，国王派密使到德军司令部要求停战，并通知了英法两国使团团长。晚上，密使带回德军的答复，要求比军无条件投降。次日凌晨，利奥波德下令放下武器，向德军投降。比利时的失败并不是偶然的。自1936年起，比利时就奉行独立的中立政策，希望德国会尊重中立。当德军准备大举进攻时，比利时仍不同英法进行军事合作。直到德军进攻后，比利时才同意英法联军进驻比利时。5月28日，比属刚果总督发表广播讲话，申明刚果和比利时政府一致。5月31日，逃到法国的比利时议员们在利摩日开会。会议上，议员们声明支持政府，严厉地批评了利奥波德的投降。比利时的投降激起法国人的愤慨，许多比利时的官员甚至提议废除国王。有趣的是，比利时国内民众是赞成国王而反对政府的。他们相信国王，抨击政府官员们抛弃了国家。很快，在法国投降后，比利时政府惟一的出路就是投降。这一决定受新任法国外交部长保罗·博杜安的影响，他认为，英国很快也会投降。比利时政府派人同国王联系，讨论如何向德国投降。利奥波德说，他身为战俘，无权过问政治。结果，比利时政府要向德国投降却被置之不理。7月20日，德国颁布命令，禁止比利时政府的官员回比利时。就这样，比利时政府的官员们既被德国政府抛弃，又受到利奥波德的冷遇，后来，法国维希政府还停止供给他们经费。