因此，這些國家均沒有發現德軍的戰略企圖，戰前也沒有做好充分準備。直到1940年3月12日，盟軍的作戰計劃才最後確定下來。這個代號為&ldo;d&rdo;的作戰計劃規定，如果德軍向比利時實施主要突擊，盟軍則以2個法國集團軍和1個英國集團軍的兵力向比利時機動，在比利時集團軍的掩護下，將德軍阻止在代爾河一線；如德軍向馬奇諾防線實施正面進攻，則以1個集團軍群進行堅守防禦，並以1個集團軍群為第二梯隊增援；英國在海上擔負封鎖德國的任務。法國、荷蘭、比利時、盧森堡和英國遠征軍共有135個師、3000多輛坦克、1300多架飛機，並可利用英倫三島上的1000多架飛機支援戰鬥。荷蘭的10個師，比利時的22個師都部署在本國東部國境線上。法國和英軍共103個師，編為3個集團軍群：第一集團軍群共51個師，配置在法、比邊境和法國北方各省；第二集團軍群共25個軍，配置在從瑞士到盧森堡的馬奇諾防線上；第三集團軍群共18個師，配置在瑞士邊境的馬奇諾防線之後，法軍的戰略預備隊為9個師。
1940年5月10日清晨，德軍在荷蘭海岸至馬奇諾防線向盟軍展開了全線進攻。3000多架飛機突然襲擊了荷蘭、比利時和法國北部的72個機場，一舉摧毀了盟軍的幾百架飛機。同時，德軍的&ldo;b&rdo;集團軍群向荷蘭和比利時北部展開了進攻，空降兵在其後方著陸，奪占了對方的機場、橋樑、渡口和防禦支撐點。在前方和後方同時遭受襲擊的情況下，荷蘭一下子陷入混亂和驚恐之中。荷蘭女王威廉明娜及其大臣見敗局已定，便乘驅逐艦逃往英國。女王臨行前授權荷軍總司令溫克爾將軍，&ldo;在他認為適當的時機即宣布投降&rdo;。5月15日，荷蘭宣布投降。
在比利時，德軍地面部隊在空降兵的配合下，於5月11日就攻占了列日防線上的埃本&iddot;埃馬爾要塞，5月17日，占領了比利時首都布魯塞爾。在盧森堡，當德軍&ldo;a&rdo;集團軍群向盧森堡和比利時的阿登山地區實施主要突擊時，只有30萬人的盧森堡不戰而降。5月14日，德軍的坦克師和摩托化師編成的第一梯隊通過阿登山地區後，在法軍第二和第九集團軍接合部色當地區強渡馬斯河，並重創盟軍。德軍占領色當後，以每晝夜20至40公里的速度向西挺進，於5月20日占領阿布維爾。5月21日，德軍快速部隊到達英吉利海峽，分割了英法聯軍的戰略正面，並以荷、比兩國作為空軍和潛艇基地，封鎖了加來海峽，阻止英軍增援。英法聯軍約40個師被包圍在比、法邊境的敦刻爾克地區。5月23日，布倫陷落，27日加來被占，盟軍在海邊陷入重圍。退守在敦刻爾克的盟軍，三面受敵，一面瀕海，處境極為危急。然而就在這危在旦夕之際，希特勒卻下令其坦克部隊停止追擊。西方分析家認為這可能是希特勒想保存坦克部隊的實力，以便南下進攻法國，進而迫使英國言和。不過，希特勒這一命令，卻給盟軍一個喘息的機會。5月26日，英國海軍開始執行從敦刻爾克撤退的&ldo;發電機計劃&rdo;。被西方稱之為&ldo;戰爭史上一大奇蹟&rdo;的敦刻爾克大撤退，盟軍雖然遭受重大損失，但總算保存了有生力量，其中絕大部分後來成了反攻的骨幹力量。
德軍占領法國北部後，為了不讓在5月底退至松姆河、瓦茲河、埃納河一線的法軍設防固守，便立即向巴黎和法國內地發起進攻。6月3日和4日，德軍先以大量航空兵襲擊法國各機場和重要目標，摧毀了法軍飛機900多架，奪取了制空權。接著，在180公里的正面上，德軍以&ldo;a&rdo;集團軍群和&ldo;b&rdo;集團軍群分兩路發起進攻，很快攻破了馬奇諾防線，使法國於6月22日被迫簽署了停戰