美、英盟军于1944年6月6日至7月18日在法国西北部诺曼底地区进行了一次大规战略性登陆作战，其目的是夺取集团军群登陆场，保障主力部队上陆和后勤供应，进而攻占法国西北地区，为开辟欧洲第二战场，向德国内地进攻，协同苏军最后战胜法西斯德国创造条件。
1941年6月22日，法西斯德国对苏发动大规模进攻。同年9月，苏联正式要求英国在西欧开辟第二战场。但最初，英国对此采取消极拖延的态度。随着苏军在斯大林格勒会战中取得决定性胜利，并开始转入反攻，日军在太平洋战区遭到了挫败以及美、英军队在北非登陆获得成功，整个世界战争形势发生了对美、英开辟第二战场极为有利的根本变化。1943年月1月，英、美首脑在摩洛哥卡萨布兰卡举行会议。
会上，确定在西欧实施登陆；同年3月，授命英国陆军中将摩根负责组建英、美参谋部，着手制定在法国进行大规模登陆作战的计划。11月28日~12月1日，美、英、苏三国首脑在德黑兰会议上正式商定，美、英盟军将于1944年5月在法国西北部地区登陆，并在法国南部进行辅助性登陆。在德黑兰会议结束后不久，经美、英协商，罗斯福正式任命艾森豪威尔为同盟国远征军最高司令。自此，诺曼底登陆战役的组织准备工作才进入实质性阶级。
1944年月1月14日，艾森豪威尔到达伦敦就职，着手建立他的盟国远征军最高统帅部。美国史密斯上将任艾森豪威尔的参谋长，英国摩根中将任副参谋长；同时，还宣布了同盟国远征军海军、陆军和空军司令官的任命。
在美、军登陆前夕，德国在西线的兵力为“B”、“G”两个集团军群，统由龙德施泰特元帅指挥。“B”集团军群由隆美尔元帅指挥，下辖第15和第7两个集团军；“G”集团军群由勃拉斯科维茨上将指挥，下辖第1和第19两个集团军。西线德军总兵力计有海防师33个、攻击步兵师13个，装甲步兵师1个、装甲师9个和伞兵师2个，共58个师。德军根据错误的敌情判断，一直认为加来地区是美、英军队最可能登陆的地区。
因此，两线德军的主力第15集团军23个师配置在加来地区400公里长的海岸线上，担任主要方向上的防御；第19集团军8个师防守法国南部的地中海沿岸地区；第1集团军6个师防守比斯开湾沿岸地区；第7集团军14个师防守诺曼底和布列塔尼半岛地区，其中在诺曼底地区设防的只有6个师。按1944年德军标准师的兵力计算，在登陆开始时能直接用来抗击美、英军登陆的德军地面部队不超过9万人。
当时，德军在法国等西线地区已丧失海、空优势。空军仅有战术空军第3集团军，飞机总数约500架；海军能用于抗登陆的兵力仅有中、小型水面舰艇500余艘和驻泊在比斯开湾各港口的潜艇49艘。
为了对付美、英军队在西欧的登陆，希特勒早在1941年12月就下令从挪威到西班牙的大西洋沿岸以最快速度构筑所谓的“大西洋壁垒”。这是一道由坚固支撑点和野战工事构成的、设有地雷和水中障碍配系的永久性抗登陆防线。尽管这道防线直到1944年盟军登陆时远未建成，但已初具规模。特别是在重点设防的加来地区，德军沿海岸建筑了一道纵深为5~6公里的防御地带。在该地带内，构筑了绵密的由海岸炮兵阵地、火力点、钢筋混凝土掩部、战壕、坦克陷阱和防坦克壕组成的坚固支撑点。各支撑点之间敷设有大量的地雷和其他障碍物。在诺曼底地区，因系德军的次要防御方向，故防御较薄弱。
在兵力布局上，各集团军均将海防师和攻击兵师配置在海岸地带，占据坚固支撑点。进行阵地防御；而将装甲师和伞兵师配置于浅近的纵深，作为机动预备队使用，以便在敌登陆部队突击上陆的初期限投入战斗，求得决战胜利。因此，德军这次抗登陆战役的布势基本上是宽正面、小纵深。
当时，在法国西北部可供选择的登陆地域主要有两个，一个是加来地区，另一个是诺曼底地区。加来地区距英国海岸仅20海里，便于航渡和支援，但距英国主要港口较远，且为德军重点设防地区；诺曼底地区距英国海岸约65海里，缺少良好的港口，且科唐坦半岛东部又有河网沼泽地，不利于部队行动，但诺曼底地区距登陆部队在英国的上船港口和战斗机基地较近，海滩和内陆条件较好，能建立同时容纳26~30个师的登陆场，且德军防御较薄弱。
经过周密考虑和权衡，盟军最后选定从奥恩河口到科唐坦半岛南端的诺曼底地区为登陆地域。整个登陆地域划分为东、西两个登陆区。西部登陆区为美军登陆区，下分2个登陆地段，其代号为“犹他”和“奥马哈”；东部登陆区为英军和加拿大军队登陆区，下分3个登陆地段，其代号为“哥尔德”、“朱诺”和“斯沃德”。
盟军登陆部队编成第21集团军群，下辖美第1集团军、英第2集团军和加拿大第1集团军。海军编成西部和东部两个特混舰队。西部特混舰队分为“U”和“O”登陆编队，负责输送美第1集团军上陆，由美国空军第9航空队担任空中支援；东部特混舰队分为“G”、“J”和“S”登陆编队，负责输送英第2集团军和加拿大第1集团军上陆，由英战术空军第2航空队担任空中支援。各登陆编队均有1个舰炮火力支援大队担任炮火准备和炮火支援。
此外，西部和东部两个特混舰队还各有一个后续登陆。在预定的登陆之前，盟军将在美军登陆区空降2个师，在英军登陆区空降1个师。第2集团军和英皇家空军轰炸机指挥部组成。盟军参加诺曼底登陆战役的各军兵种部队总兵力计280余万人，各种舰艇5.5万余艘各型飞机1.3万余架。
诺曼底登陆战役的指挥官：最高司令为艾森豪威尔，副司令为英国A·特德空军上将，参谋长为美国W·史蒂斯陆军上将，海军司令为英国B·拉姆齐海军上将，空军司令为英国T·利·马洛里空军上将，登陆部队总指挥为英国蒙哥马利陆军上将。
在登陆战役开始之前，盟军的飞机和舰艇对诺曼底等地区进行了长时期的广泛侦察，查明了德军的海岸防御配系、预备队集结地域、弹药库和补给品贮存地，以及防御纵深内的交通枢纽、桥梁、机场和军工生产基地的位置等，从而掌握了有关德军防御的较完整的情报资料。在登陆前数个月，盟军的战略空军和战术空军对德国北部和比利时的铁路枢纽、公路、桥梁和其他重要目标进行了持续不断的大规模轰炸，使德军的交通运输系统和军工生产受到巨大破坏，部队的机动受到极大限制。在登陆前的数周内，盟军飞机对德军防区的岸防工事和机场等重要目标实施反复轰炸，以破坏其海岸防御配系和削弱其空中力量。
为了在登陆地点和时间上迷惑德军，盟军进行了一系列战役伪装。例如，在英格兰东部虚设一个由美国巴顿中将任司令官的“美第1集团军群”，进行军事演习和假集结，发出大量电讯，并故意让巴顿在肯特惹人注目地抛头露面；在多佛尔海峡的英国港口，设置大量假的登陆舰艇、坦克、滑翔机和物资器材堆积场；登陆前对加来地区的德军防御设施进行了集中轰炸，其投弹量比诺曼底地区多一倍；在登陆日前夜，派出一些小型舰只和飞机进行佯动，利用电子干扰器材模拟庞大的登陆舰队和机群。通过种种伪装措施，使德军无论在开始登陆之前或之后都误以为盟军要在加来地区登陆，从而将德军的大量预备队吸引在加来地区。此外，盟军还采取了严格的保密措施。在突击上陆的时机方面，盟军的各种伪装欺敌活动主要是使德军相信盟军完成登陆战役准备的是早时间是在7月中旬。
为了确保登陆战役的顺利进行，盟军在物资保障方面作了充分的准备。1942年月1月31日~1944年5月30日，仅美国运至英国的补给品和装备就累计达529万余吨。为了加快人员上陆和器材卸载的速度，避免卸载作业受到恶劣天气的影响，盟军工程兵部队在战役准备阶段设计、制造了两个用空心钢筋混凝土沉箱构成的人工港；在登陆兵突击上陆后，又在登陆区临时设置了5个小艇避风所。此外，参战部队实施了符合实战要求的训练和模拟登陆的三军联合演习。
1944年6月1日，盟军登陆部队各第一梯队师分别在英国南部的15个港口上船。6月3日拂晓，各登陆编队自各土船港起航。驶抵怀特岛南侧海域会合，然后驶往登陆地域。由于气象恶劣，艾森豪威尔于6月4日宣布将突击登陆日由原定的6月5日推迟24小时。
6月6日凌晨，盟军3个空降师的突击梯队共1.7万人，分乘1200架运输机在登陆地域浅近纵深进行伞降。伞降地域：美第82和第101空降师在科唐坦半岛东南端，英第6空降师在奥恩河口附近。其任务是夺取海滩堤道和主要桥梁，占领主要登陆地段的翼侧，阻止德军增援，保障登陆部队上陆。空降兵着陆后，不同程度地完成了预定任务。在空降兵着陆前，英皇家空军轰炸机指挥部的轰炸机群对各空降地域进行了航空火力准备。6月5日午夜至6日晨5时，美、英空军的2659架重型和中型轰炸机实施航空火力准备，对登陆部队上陆地区的德军岸炮阵地和岸防设施进行轰炸，共投弹约1万吨。5时30分，盟军5个舰炮火力支援大队的100多艘火力支援舰开始对80公里登陆正面实施舰炮火力准备，随后转入火力支援，较有效地支援了登陆部队突击上陆。
6月6日晨，盟军登陆部队按照各自的登陆时间分别在5个登陆地段突击上陆。在“犹他”登陆地段，美第7军步兵第4师第一梯队1个团于6时30分突击上陆；9时30分，初步建立了团的登陆场；至6日终，步兵第4师3个团全部上陆完毕，并巩固了正面宽4公里、纵深9公里的师登陆场。在“奥马哈”登陆地段，美第5军步兵第1师第一梯队2个团于6时34分突击上陆，上陆后，登陆部队遇到德军有准备的抵抗，伤亡惨重，数小时内未获进展；至6日终，部队只前进1.6~2.4公里。在“哥尔德”登陆地段，英第30军步兵第50师第一梯队2个旅于7时25分突击上陆，至6日日终，全师建立了纵深约8公里的师登陆场。
在“朱诺”登陆地段，英第1军加拿大步兵第3师第一梯队2个旅于8时突击上陆，部队上陆后，遇到德军坚固支撑点的火力压制，伤亡甚大，至6日终，部队距当天任务到达线尚有5~9公里。在“斯沃德”登陆地段，英第1军步兵第3师第一梯队1个旅于7时25分突击上陆；10时左右，第二梯队旅上陆，13时左右，第三梯队旅上陆；部队除最初遭到一些损失外，进展迅速，没有遇到德军的顽强抵抗。至6日终，前出到比伊维尔、贝诺维尔一线，并与英军第6空降师建立了联系。
6月7~12日，经过6天的激烈战斗，盟军在80公里的正面上建立了集团军群统一的登陆场。6月18日，美登陆部队拦腰切断科唐坦半岛，阻止德军向瑟堡增援；22日午后，向瑟堡发起总攻击；在航空兵和舰炮火力的支援下，经过数日的激战，美军先头部队于25日突入瑟堡，26日瑟堡守军被迫投降；7月1日，拉阿格角和整个科唐坦半岛被占领。英登陆部队在德军猛烈的抗击下，前进迟缓；预定在登陆日夺取卡昂，到7月9日才攻占。
至7月初，盟军已有13个美国师、11个英国师和1个加拿大师共计100万人，56.7万吨物资和17.2万部车辆上陆。由于登陆场过小，美、英军队又展开了扩大登陆场的作战。经过数日战斗。美军于7月18日攻陷交通枢纽圣洛，从而将诺曼底地区的德军分割开。美、英军抵达卡昂、科蒙、圣洛、莱赛一线，形成正面150公里、纵深13~35公里的登陆场。至此，诺曼底登陆战役胜利结束。在这次登陆战役中，盟军伤亡12.2万人，德军伤亡和被俘11.7万人。
诺曼底登陆战役，历时43天，是第二次世界大战中规模最大的一次登陆战役。它是在盟军掌握了制空权和制海权的条件下，三军密切协同作战，出奇制胜的一个典型战役。它的胜利实施，对美、英盟军在西欧展开大规模进攻，推动西欧各国人民反法西斯的武装斗争和加速纳粹德国的崩溃，起了重大作用；并为组织和实施大规模登陆作战，提供了许多有益的经验。
