1943年12月，美國陸軍上將艾森豪威爾被任命為歐洲同盟國遠征軍最高司令，於1944年1月2日抵達倫敦就任。艾森豪威爾閱讀了摩根計劃，認為突擊正麵太窄，在最初攻擊中缺乏足夠的突擊力量，提出修改意見，把登陸正麵擴大到80km，第一梯隊由3個師增加到5個師，登陸灘頭也從3個增加到5個(新增“猶他”，“劍”灘頭)，空降兵從2個旅增加到3個師，這一意見得到最高司令部三軍司令的支持。
1944年2月，英美聯合參謀長委員會批準了“霸王”計劃大綱和修改後的作戰計劃，但是隨之對登陸艦艇的需求也增加了，為了確保擁有足夠的登陸艦艇，英美聯合參謀長委員會決定將登陸日期推遲到6月初，並且將原定同時在法國南部的登陸推遲到8月。
由於登陸日(代號D日)推遲到6月初，盟軍統帥部開始確定具體的日期和時刻，這是一個複雜的協同問題，各軍兵種根據自己的需要提出不同要求，陸軍要求在高潮上陸，以減少部隊暴露在海灘上的時間；海軍要求在低潮時上陸，以便盡量減少登陸艇遭到障礙物的破壞；空軍要求有月光，便於空降部隊識別地麵目標，最後經認真考慮，科學擬定符合各軍種的方案，在高潮與低潮間登陸，由於五個灘頭的潮汐不盡相同，所以規定五個不同的登陸時刻(代號H時)，D日則安排在滿月的日子，空降時間為淩晨一時，符合上述條件的登陸日期，在1944年6月中隻有兩組連續三天的日子，6月5日至7日，6月18日至20日，最後選用第一組的第一天，即6月5日。
戰役目的是橫渡英吉利海峽，在法國北部奪取一個戰略性登陸場，為開辟歐洲第二戰場最終擊敗德國創造條件。戰役企圖是在諾曼底登陸，奪取登陸場，在登陸的第12天，把登陸場擴展到寬100km，縱深100km。計劃在登陸場右翼空降2個美國傘兵師，切斷德軍從瑟堡出發的增援，並協同登陸部隊奪取“猶他”灘頭，在左翼空降1個英國傘兵師，奪取康恩運河的渡河點，然後首批8個加強營在5個灘頭登陸，建立登陸場，在鞏固和擴大登陸場後，後續部隊上岸，右翼先攻占瑟堡，左翼向康恩河至聖羅一線發展，掩護右翼部隊的攻擊；第二階段攻占岡城、貝葉、伊濟尼、卡朗坦，第三階段攻占布勒塔尼，向塞納河推進，直取巴黎。
戰略欺騙，使得德軍統帥部判斷錯誤，不僅保障了登陸作戰的突然性，還保證了戰役順利進行，對整個戰役具有重大影響。盟軍通過海空軍的卓有成效的佯動，成功運用了雙重特工、電子幹擾，以及在英國 美軍為諾曼底登陸而準備的戰鬥機和轟炸機群
東南部地區偽裝部隊及船隻的集結等一係列措施，，還讓巴頓將軍在英國進行戰前演說，再加上嚴格的保密措施，使德軍統帥部在很長時間裏對盟軍登陸地點、時間都作出了錯誤判斷，以為盟軍將在諾曼底東北方的加萊海灘登陸，甚至在盟軍諾曼底登陸後仍認為是牽製性的佯攻，這就導致了德軍在西線的大部分兵力、兵器被浪費在加萊地區，而在諾曼底則因兵力單薄無法抵禦盟軍的登陸。同時，還找到一個和蒙哥馬利長得極像的叫詹姆斯的人在北非冒充蒙哥馬利，使得隆美爾以為蒙哥馬利一直在北非。
逼真的戰前訓練，由於登陸作戰是一種極為複雜的作戰樣式，盟軍在登陸前對參戰部隊的組織和行動進行了反複多次近似實戰的模擬演練，以使部隊盡快掌握相關的作戰技能，提高了部隊戰鬥力。戰後參戰人員對戰前訓練及訓練基地給予了高度評價。
戰役目的是橫渡英吉利海峽，在法國北部奪取一個戰略性登陸場，為開辟歐洲第二戰場最終擊敗德國創造條件。戰役企圖是在諾曼底登陸，奪取登陸場，在登陸的第12天，把登陸場擴展到寬100公裏，縱深100公裏。計劃首先在登陸場右翼空降2個美國傘兵師，切斷德軍從瑟堡出發的增援，並協同登陸部隊奪取猶他灘頭；在左翼空降1個英國傘兵師，奪取康恩運河的渡河點。然後首批登陸部隊8個加強營在5個灘頭登陸“包括寶劍海灘，猶他海灘等”，建立登陸場，在鞏固和擴大登陸場後，後續部隊上岸，右翼先攻占瑟堡，左翼向康恩河至聖羅一線發展，掩護右翼部隊的攻擊；第二階段攻占岡城、貝葉、伊濟尼、卡朗坦，第三階段攻占布勒塔尼，向塞納-馬恩省河推進，直取巴黎。
1944年3月德軍部署在法國的裝甲部隊隻有一個滿員的裝甲師，即第21裝甲師。希特勒1944年4月判斷諾曼底將是盟軍的登陸地點，要求加派兵力，隆美爾根據這一指示，將原駐聖洛的第352步兵師調到諾曼底，正是這個新調來的精銳師給在"奧馬哈"灘頭的美軍帶來滅頂之災。
德國為抗擊盟軍的登陸，早在1941年12月起就開始構築沿海永久性防禦工事。 德軍沿海岸線設置了重重反坦克障礙
1942年7月20日，希特勒下令從挪威北部至西班牙海岸構築由1.5萬個堅固支撐點組成的防線，也就是所謂的大西洋壁壘，希特勒要求在1943年5月1日之前完成，實際上直到1944年5月，除加萊地區外，在960公裏廣闊海岸線上，隻修築了少數相距遙遠的零星支撐點，在塞納-馬恩省河以東地區完成了68%，塞納-馬恩省河以西地區僅完成了18%。海岸 炮兵方麵，德軍部署在法國西部沿海地區的大口徑火炮主要有：格裏角地區有4門280毫米和3門381毫米岸炮、維梅納地區有3門305毫米岸炮、桑卡特西部地區有3門406毫米岸炮。而由於盟軍情報機關的卓越努力，使德軍最高統帥部認為挪威將是盟軍優先奪取的地區，反而投入大量人力物力，在挪威沿海修建了350座可部署88毫米到381毫米火炮的炮台。此外，德國還有一項優先建設的工程是海峽群島設防工程，至1944年共建成11座配備38門210毫米至305毫米火炮的炮台，這一工程在戰略上毫無意義，隻是浪費了大量寶貴的人力物力。
因此被德國宣傳部門大肆渲染的大西洋壁壘，實際隻是徒有虛名而已。倒是隆美爾元帥就任B集團軍群司令後，非常重視對沿海地區的防禦建設，親自率領特派代表團實地視察了從丹麥、荷蘭、法國的沿海防禦情況，並特別要求前沿防禦要前推至海中，從高潮線開始，在深海中布設水雷，在淺海中設置障礙物，這些斜插入海的木樁被盟軍稱為"隆美爾蘆筍"，海灘上則是鋸齒狀的混凝土角錐、坦克陷阱，其間還布設大量地雷，在能俯視海灘的製高點構築隱蔽火力點，海灘後麵的開闊地區，則布設了大量防機降的木樁，布置這些爆炸物和障礙物，工程浩大，直到盟軍發起登陸時，僅僅完成了一部分，即使這樣也給盟軍登陸造成了不小損失。
在諾曼底登陸中，盟軍空降兵的任務是在登陸灘頭兩側距海岸10至15千米的淺近縱深空降，阻止敵預備隊的增援，並從側後攻擊德軍海岸防禦陣地，配合海上登陸。由於在最初的1～2天裏，盟軍隻登陸6～8個 諾曼底登陸
步兵師，隻有在建立起可供裝甲師展開的大登陸場後，才將裝甲師投入作戰。如果在裝甲部隊上陸前德軍突破了登陸部隊的防線，將會給登陸帶來滅頂之災。所以空降兵的行動在登陸初期對於登陸勝利是至關重要的。
英國第1空降師是最早投入戰鬥行動（湯加行動）的部隊。早在午夜00：16，他們就被空投到登陸地區的左翼地區，他們的目標是奪取佩加索斯橋（Pegasus Bridge）附近的橋梁，以防止德軍的裝甲部隊前往海岸支持。傘兵們迅速占領了這些橋梁並成功地控製了他們，直到那天稍後的登陸的突擊隊員趕來。此行動的目標還包括奪取在梅爾維勒的地堡。雖然地堡沒有被摧毀，但是在戰鬥過後，地堡中除了6人以外，其餘全部傷亡。
相比之下，美軍第82和 第101空降師就沒那麼幸運了。由於沒有經驗的領航員和地麵情況複雜，再加上敵軍炮火的攔截，部隊被散落在各處。有些傘兵很不幸地降落在了海中或內陸中那些被德軍故意淹沒的低窪地區，很多人由於裝備沉重，而被淹死在僅及膝深的水中。在24小時後，101師隻集合起約3000人。但是，從整體戰略上來看，盟軍可以說是因禍得福。傘兵們被投放在整個諾曼底，使德軍陷入一片混亂。傘兵們各自為戰，分散了德軍的兵力，取得了不小的戰果。並且他們使德軍指揮官大大高估了傘兵的人數，調動了更多不必要的軍力，從很大程度上分散了海灘登陸場的壓力。很多人在D日後的很多天仍在敵後獨自戰鬥。82師在6日早上占領了聖-梅爾-艾格裏斯，這個小鎮也就成了整個法國第一個被解放的城鎮。