为什么盟军要选择在诺曼底登陆呢？因为这个登陆点必须离英国的空军基地相当近，这样部队才能取得空军掩护，陆续上岸，建立牢固的桥头堡。再有一个原因就是登陆点的附近必须有港口，这样才能使登陆部队得到各种后勤物资和后续部队的支援。
盟军为了在诺曼底登陆准备了一年多时间。为了登陆诺曼底，盟军不仅需要准备大量的兵力和作战工具，还要了解德军的沿海防御及守军的情况，以及德国军舰的停泊场所。除了这些之外，还必须对欧陆各处沿海的地形、风向、潮汐、海滩深浅和纵深地带的情况，作仔细调查。为登陆还制造了许多新式的武器，如其中各种各样的坦克，还制造了许多种类繁多的登陆器具。他们还研制了一种预制堤岸，用来制造防波堤。这是一种用钢筋混凝土浇制的如箱子一样巨大的空心块，用来船只停靠。总之，盟军为了诺曼底登陆进行了各种各样充分的准备。
不仅如此，盟军为了不让德军摸清他们的意图，不让德军知道他们登陆的时间、地点和兵力，他们还使用了疑兵之计。为此，英国首相邱吉尔专门设立了一个叫做“伦敦控制小组”的机构，专门从事欺骗德国人的工作。“伦敦控制小组”制定了一个叫做“刚毅行动”的一整套欺骗德军的行动。“刚毅行动”的计划目标是要把德军西线90个师的兵力，以及海军、空军吸引到离诺曼底海岸较远的地方去。“刚毅行动”主要要使德军相信，盟军在诺曼底登陆并非真正的进攻，而只是盟军声东击西的手段，真正的进攻是在加莱海岸。英国为此还派中立国去收购加莱海岸的地图，另外又假装组织一支兵力达100万人的集团军，驻在英国东南沿海一带，佯装进攻加莱，并且任命美国著名的巴顿将军为该集团军的司令。为此英国电影制片厂的布景师们制造了不少假的登陆艇，把它们从泰晤士河运到东南沿海，又用帆布制造了许多假的建筑，如假的弹药库、假医院、假兵营、假炮、假飞机等等。这一切都放在东南沿海岸非常明显的地带。
盟军以上的种种手段，果然骗过了德军。希特勒真的以为英法盟军在英国东南部已经集结了92至97个师的兵力，准备在7月份进攻加莱，因此，他把德军最精锐的15个军团集结在加莱，而诺曼底却只有一个装甲师驻防。
1944年6月5日晚，海面上狂风呼啸，波涛汹涌，人类历史上最强大的舰队从英国的南部海岸启航，驶向了诺曼底，这一天距敦刻尔克撤离正好隔了4年。这次英美舰队的组织者正好是当年出色地组织了敦刻尔克撤退的海军上将伯特伦·拉姆齐爵士。整个舰队拥有5000艘舰船，其中不少是特意为今天的战斗而设计的。为舰队打头阵的是数百架皇家空军重型轰炸机以及准备占领重要桥梁、公路的2.3万名伞兵和滑翔机运载的突击部队；紧随在后的是17.6万人的进攻部队和2万辆军车，所有这些部队和军车要在48小时之内登上诺曼底海岸。
6月6日破晓，英国皇家空军的重型轰炸机携带5200吨炸弹狂轰敌军海防炮群和工事，美国的中型轰炸机和战斗轰炸机连续猛烈轰炸敌军阵地。诺曼底登陆战打响了。
就在英美轰炸机轰炸德军阵地的同时，英军一个空降师和美军两个空降师在被德军誉为“大西洋铁壁”之后陆续降落。英第六空降师降落在盟军入侵战线东翼冈城东面一带，而美军空降部队则降落在入侵战线的西端科汤坦半岛之上。英空降部队的目标是夺取从冈城到海滨这一段奥恩河两岸重要的桥头堡。美军空降部队的任务是与半岛上的敌军交锋，使其无暇向美军登陆的滩头发动反扑，同时还将控制住卡朗坦面洪水区内的堤道，接应由海路登陆的入侵部队。这两支空降部队中英国空降兵的作用至关重要。因为它靠近德国装甲反击部队的主力。它必须在大部队登陆之前顶住德国部队的进攻，否则，桥头堡就有可能被迅速地拔掉。
英美空降兵到了陆地之后，他们就开始相互寻找，开始往往是个人单独行动，后来结成小队，陆续地赶到指定地点集合。但是他们这些行动却因以前的“刚毅行动”使德国认为这只不过是英美联军的佯攻而已，所以并未引起包括德国著名的陆战之神隆美尔的注意。
6月5日，盟军还有不少新式武器用于登陆战争，最主要的是多种坦克，颇使德军惊诧不已。这些专门设计的坦克，可以分别用来扫除地雷、克服障碍物对付混凝土防御工事。1943年以来，英国第七十九师装甲部队就成了一支实验坦克部队，它设计制造了功能各异的坦克。当两栖坦克与第一批步兵上岸的同时，使德军大吃一惊。同时盟军还配备了多管火箭船，并在登陆船的船头上安装了大炮和迫击炮，这样就能在德军利用盟国海军炮火攻击之后重新进入炮位的这段时间内，始终为登陆部队提供密集的火力掩护。
J.T.克罗克中将指挥的英第一军顽强地抵挡住了德第二十一装甲师和第十二装甲师的进攻。英军第三师在一阵密集的炮击之后，一鼓作气地冲破了敌军步兵和第二十一装甲师的阻击，冲过了海滩，经过了8个小时的奋战，与伞兵部队会合。第三十军在英军的更西登陆地段发起攻势。主战三十军的三个师都在北非战场久经沙场考验。它们迅速地突破了敌军的阵地，并且牢牢地站住了脚跟。
与此同时，朱诺滩外的加拿大军却遇到了困难。当时海面上狂风怒吼，巨浪涛天，再加上海岸上暗礁丛生、地形险要，使他们的登陆行动推迟了半个小时。虽然没有装甲部队的掩护，加拿大士兵还是从敌军手中夺得了敌军的主要据点。但是由于没有特种装甲部队的配合，他们无法为海滩上的车辆打开通路，沙滩上挤满了坦克、大炮和运输车辆。事实上加军在6月5日的进展超过了其他部队，在离冈城三哩的地方与英第五十师会合后，建立起了一个横宽20哩、纵深近七哩的英—加滩头阵地。
美军在两艘战列舰、两艘巡洋舰和12艘驱逐舰的炮火掩护之下，向滩头发起了进攻。参加突击的有32辆两栖坦克。说来美军非常走运，由于航行出现了偏差，他们登上了另一个滩头，一个德国驻军战斗力比较差的滩头。而德国军队却认为盟军根本不会从这里发起进攻。所以不到三个小时，美军就突破了“大西洋铁壁”；潮水般的步兵、炮兵、坦克不断地涌上滩头。
英美联军终于在极其恶劣的气候条件之下顽强地登上了诺曼底的沙滩，并开始进一步向纵深地区进发。
在英军攻占滩头之后，蒙哥马利就在滩头设立了前进司令部。不久，邱吉尔亲自进行视察。但英军战线的进展就显得微不足道了。而美军夺下了大片土地，战果赫赫。但是6月19日灾祸从天而降，整个英美滩头阵地经受了半个世纪以来没有过的六月大风暴，造成了军队的补给锐减，蒙哥马利不得不将战争向后推迟。这显然给德国一个机会，但是隆美尔却无所作为。
6月底，每日的运输量已经恢复到了原来的水平。英军终于于6月26日首次发起了夺取冈城的大规模进攻，这种攻势无疑告诉了德军向何处增加支援，但是这样有利于美军在右翼取得突破。英军强大的火力击毁了德国从俄国和法国南部调来的装甲部队。德国残余的装甲部队，从三个方面向英军的突出阵地紧逼过来。战斗双方在“112高地”进行激烈的争夺战。
由于英美两国军队在欧洲大陆上的进攻十分缓慢，受到两国民众的指责。美国占领瑟堡之后，一时打不开局面，这时也不能不顽强地进攻。经过三个星期的鏖战，以伤亡1.1万人的代价进入到已经成为废墟的圣洛。这样就可以进行大规模的装甲进攻了。
这次攻势代号为“眼镜蛇”，将由美国富于冒险精神的坦克专家乔治·巴顿负责指挥。7月6日，巴顿将军渡过海峡，同时美军第三军团的首批部队也开始在于塔滩登陆。为了配合巴顿将军的行动，蒙哥马利一方面将敌人牵制在“112高地”附近，一方面在冈城东面和南面发动一场代号为“赛马会”的大规模攻势，诱使德军最大限度地将装甲力量用来对付英军。
7月25日，这场旨在为巴顿闪击部队迅猛突进而打开突破口的“眼镜蛇”攻势开始了。盟军对圣洛西面一块长五哩、宽一哩的长方形敌军防御阵地实施了大规模炮击。此外还出动大约3000架美国空军轰炸机，朝它扔下4000吨高爆炸弹、杀伤炸弹和凝固汽油弹。这个突进口突破了三个强悍的美军步兵师。7月27日的战斗具有决定性意义。德军退却了，库汤斯库落入到了盟军之手，德国第七军团的撤退很快。7月30日，美军进入阿弗朗什，盟军终于取得了突破。
现在，巴顿的任务是横扫布列塔尼，攻占半岛上各主要港口。与此同时，蒙哥马利的第二军团攻打冈城—圣洛一线，加军从冈城南面向法莱兹方向发动进攻，继续牵制德军的大部分装甲力量和炮兵部队。巴顿的第三军团几乎不费吹灰之力，就打开了局面：大军所到之处，势如破竹，进展极为神速，其战果非常辉煌。第三军团沿着莱塞—库汤斯公路轰鸣着向前挺进，通过莱塞山隘，穿过库汤斯和阿弗朗什。这样，第三军团闯过了进入法国心脏地区的大门。到8月6日，巴顿将军的部队向南方和东南方进击连克马延和拉瓦耳；向西面已经将德军赶出了布列塔尼半岛的内陆，把他们堵死在半岛的各港口内。
就这样，美军在巴顿的指挥下向德军发起了最快的进攻，并且进一步深入。有一段时间之内，包括巴顿本身在内，都不知道第三军团所属各部队的行踪。但是巴顿的军队却取得了惊人的战绩。
到8月18日，德军撤退之时，它已经损失了总共逾40万的兵力、1300辆坦克、军车2万辆，1500门大炮。盟军也损失了209672人，其中36976人阵亡。
诺曼底战役是西欧战场上牺牲最为惨重的战役之一，但是它的战功使得德军暴露在苏联军队和英美联军的强大攻势的夹击之下，加速了德国法西斯的覆灭。
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