就兵力對比來看，雙方基本是勢均力敵，各有所長，但哈羅德準備不足。諾曼第地處歐洲大陸，進入封建社會早於英格蘭。威廉是諾曼第最大的封建主，下有伯爵、主教、騎士等諸多封建附庸，隨時聽候威廉的號令出征打仗。威廉糾集起一支6000多人的精銳部隊，渡海所需的500餘艘船隻也很快製造完畢。
哈羅德的有利之處是以逸待勞、內線作戰。不利的是，由於封建化水平低，軍事制度相對落後，機動性差，再加上愛德華在位時，曾將英格蘭的艦隊解散，從而使哈羅德缺少在海上打擊威廉的力量，防禦縱深大大縮小。
1066年8月初，威廉的進攻準備基本就緒，軍隊在第費斯河口集結待命。12日原本準備向不列顛進發，但為惡劣氣候所阻。非常湊巧的是，在威廉的大軍被天氣所阻的這一個月內，英格蘭發生了一場戰爭，這意想不到的插曲無疑是上天對威廉的恩賜。封建主托斯蒂格為哈羅德奪走了自己的伯爵領地而起兵反叛，挪威國王哈拉爾德三世懷著個人野心同托斯蒂格聯手行動。他們曾兵臨英格蘭北部重鎮約克城下，但終為哈羅德所敗。
就在哈羅德獲勝的次日，即9月27日午夜時分，威廉的遠征軍乘著涼爽的南風駛向海峽對岸。28日早上9時未遇任何抵抗便在佩文西灣登陸。此時，英格蘭東南沿海地區門戶大開，直到倫敦都無重兵防守，因為哈羅德正在約克慶祝自己的勝利。
10月1日，哈羅德得知這一消息後立即飛馬趕回倫敦。
由於事發突然，哈羅德來不及大規模動員，手下兵力只有未獲充分休整的5000餘人迎擊威廉。
10月11日，哈羅德從倫敦出發，13日夜到達黑斯廷斯附近的一處高地宿營。威廉的遠征軍此時也已趕到黑斯廷斯，雙方在此遭遇。一場激戰，也是威廉征服戰爭中決定性的一戰就這樣開始了。
哈羅德選擇威爾登山地的山背最高處作為統帥部所在地，將親兵部署在峰頂兩側，在中央構成堅固的防守，兩翼則是民兵把守。持矛、斧的步兵，肩靠肩、盾靠盾構成嚴密的方陣。威廉將軍隊分成左中右三路，每一路又分三個方陣，第一線是弓箭手，第二線是重裝步兵，第三線是騎兵。他親自指揮中央的諾曼第戰士，並在隊前打起教皇賜予的&ldo;聖旗&rdo;。
14日上午9時，號角齊鳴，戰鬥開始。諾曼人排成一線，沿山坡向山頂推進。當兩軍接近時，諾曼弓箭手開始射箭，英格蘭人憑藉盾牌護身，用長矛、標槍、戰斧向敵人發起衝擊。
英軍居高臨下，兵器銳利，給諾曼人嚴重殺傷。威廉左翼開始向山下敗退，中央的諾曼人也受到影響後退。在混亂之中，威廉墜馬，但他馬上恢復鎮靜，躍上另一匹馬，大聲高呼：
&ldo;請大家都看著我，我還活著！上帝會保佑我們勝利！&rdo;諾曼人停止敗退，重整旗鼓，在威廉指揮下，由騎兵在前，步兵隨後，向英軍發起第二次進攻。結果仍無法突破對方密集的防線。此時，威廉改變戰術，用佯敗將敵人引開堅固有利的陣地，諾曼人向後退到谷底、上山，待敵人追擊時，居高臨下予以痛擊。哈羅德沒有識破這一計謀，追擊時損兵折將，實力受到削弱。威廉抓住這一戰機發動最後反攻。哈羅德中箭身亡，英軍陣腳大亂，全線崩潰。黑斯廷斯戰役以威廉的徹底勝利而告終。
乘決戰勝利的威勢，威廉率軍長驅直入，先後占領坎特伯雷、韋斯特漢姆、西爾、吉爾福德等地，接著又橫掃北部。
倫敦投降代表向威廉表示屈服，並奉他為國王。1066年聖誕節，威廉在威斯敏斯特教堂被加冕為英國國王。
諾曼征服戰爭以威廉的勝利告終，從此開始了英國歷史上的諾曼第王朝。威廉的勝利，取決於他能揚長避短，充分發揮自己