בין 1 באפריל ל־5 ביוני 1944, פיקוד המפציצים של בריטניה וארצות הברית שיגרו 200,000 גיחות הפצצה באמצעות 11,000 כלי טיס, והטילו 195,000 טונות של פצצות על מסילות הברזל, צומתי תחבורה ותקשורת בצרפת, וכן על שדות תעופה גרמניים, מתקני רדאר, בסיסי צבא, וסוללות תותחים ימיים. מערכה זו קיבלה את שם הצופן "תוכנית התובלה", והביאה להרס גשרים על הנהרות סן ולואר, ותוך כך בודדה את אזור הפלישה מפני הזרמת תגבורות גרמניות משאר חלקי צרפת ומגרמניה, ותרמה בכך להצלחת המבצע. בעלות הברית איבדו כ־2,000 מטוסים ו־12,000 אנשי צוות אוויר, ואלפי אזרחים צרפתים נהרגו ונפצעו במערכה האווירית המקדימה. העוצמה האווירית המכרעת של בעלות הברית באה לידי ביטוי גם ביום הפלישה, בו הזניקו בעלות הברית לאוויר 3,467 מפציצים כבדים, 1,645 מפציצים בינוניים ו־5,409 מטוסי יירוט, ושיגרו 13,688 גיחות אוויריות. הלופטוואפה לעומת זאת, כלל לא הצליח להפריע לפלישה, ושיגר 309 גיחות בלבד. לרוע מזלם של הגרמנים, יומיים לפני הפלישה פוזרו מטוסי הלופטוואפה ברחבי צרפת לקבוצות קטנות (3-2 מטוסים), מחשש לתקיפות נוספות על שדות התעופה שלהם. כתוצאה מכך, לא יכלו הגרמנים לרכז כוח אווירי משמעותי כנגד נחיתות בעלות הברית. ביום הפלישה הופלו 113 מטוסים של בעלות הברית. אך כולם נפגעו מאש נ"מ, ואף לא אחד על ידי מטוסי הלופטוואפה.
הפלישה.
המבצע המוטס.
בלילה שבין 5 ל־6 ביוני 1944 הוצנחו 23,400 צנחנים אמריקניים, בריטים וקנדים, ממאות מטוסי C-47 דקוטה ומאות דאונים נושאי ציוד וגייסות במרחק קצר מחופי הנחיתה המיועדים בנורמנדי, במטרה לתפוס נקודות מפתח ביציאות מהחופים, להגן על ראשי הגשר של בעלות הברית מפני התקפות נגד גרמניות, לשבש את קווי התקשורת והאספקה הגרמניים, להשמיד סוללות תותחים ולזרוע בלבול והרס.
כדי להגביר את הבלבול אצל הגרמנים תכננו בעלות הברית את מבצע טיטאניק, שבוצע בעת הצניחות באמצעות ארבעים מטוסי הנדלי פייג' הליפקס, לוקהיד הדסון ושורט סטירלינג של חיל האוויר המלכותי. מטוסים אלו הצניחו 500 צנחני דמה – בובות גומי המתפוצצות ויוצרות אשליית ירי כאשר הן פוגעות בקרקע – וצוותים של אנשי אס־איי־אס הרחק מאזור הפלישה, כדי להטעות את הגרמנים לגבי מקום התקיפה. הם הוצנחו דרומית לקרנטאן שבבסיס חצי האי קוטנטן, ממזרח לנהר דיב, ודרומית מזרחית לקן.
באותו לילה המריאו אלפי מטוסי קרב של בעלות הברית מ־100 שדות תעופה באנגליה. המאמץ האווירי היה מבצע משותף שכלל טייסות ממספר רב של מדינות. המפציצים תקפו ביצורי חוף וסוללות גרמניות, בעוד מטוסי הקרב סיפקו כיסוי אווירי מעל נורמנדי, ותקפו שדות תעופה גרמניים ושיירות של כוחות קרקע. בדיעבד התברר שחלק מההפצצות על העמדות הגרמניות, שהגנו על חופי הנחיתה המיועדים, לא היו מדויקות, רוב הבונקרים הגרמניים שהגנו על החופים לא נפגעו, וגרמו לאחר מכן לאבדות קשות בקרב כוחות בעלות הברית, שביצעו את הגל הראשון של הנחיתות.
הכוחות המוטסים הבריטים והקנדים.
משימתה העיקרית של הדיוויזיה המוטסת הבריטית השישית (שכללה בתוכה את הגדוד הקנדי המוטס ה־1) הייתה לאבטח את האגף של חוף סורד, שנמצא בקצה השמאלי של חזית הפלישה. לפי התוכנית, הוטל על אנשיה להשתלט על השטח שבין נהר אורן ונהר דיב, ולהגן עליו. הבריגדה המוצנחת השלישית תהרוס את חמשת הגשרים על נהר דיב, כדי למנוע מתקפות נגד משוריינות גרמניות מכיוון מזרח. הבריגדה המוצנחת החמישית תשתלט על שני הגשרים על הנהר אורן ועל תעלת קן כשהם שלמים, שכן לשני הגשרים האלה ששכנו על כביש החוף נודעה חשיבות אסטרטגית חיונית, כי כל התקפת נגד גרמנית ממזרח הייתה חייבת לחצות אותם, וכך גם כל התקדמות של כוחות הברית מערבה. יעד נוסף היה השמדת סוללת התותחים הגרמנית במרוויל, בגדת שפך האורן, שכללה ארבעה תותחים המוגנים על ידי בתי תותח מבטון עבה המחוזק בפלדה, כשמסביבם גדרות תיל, מוקשים ומערכת חפירות המוחזקות על ידי חיל מצב. הסכנה הנשקפת מסוללה זו הייתה גדולה, שכן להערכת המודיעין של בעלות הברית, תותחים בעלי קליבר גדול יכלו לכסות באש את חוף "סורד", ועל כן הם הפכו למטרה ראשית, והוחלט לתקוף אותם מהאוויר ומן הקרקע. לאחר הפצצה אווירית על ידי מאה מפציצים, תחל תקיפה קרקעית על ידי הגדוד המוצנח התשיעי הבריטי, בפיקודו של לוטננט קולונל טרנס אוטווי שכלל 750 חיילים, שיונחת מדאונים בתוך הסוללה.
בשעה 00:16 החלה הפעילות המבצעית הראשונה במבצע אוברלורד, עם נחיתתם של דאוני הורסה ובהם כ־90 לוחמי רגלים מוטסי הדאונים בריטים מפלוגה D מהגדוד השני ברגימנט האוקספורדשייר ובאקינגהמשייר ("אוקס אנד באקס"), בפיקוד מייג'ור ג'ון הווארד, מרחק קצר מהגשר על תעלת קן, לו ניתן שם הקוד "גשר פגסוס", ומהגשר על נהר אורן. הצנחנים הבריטים הפתיעו את המגינים הגרמנים ותוך זמן קצר השתלטו על שני הגשרים החיוניים האלה עם אבדות קלות, לפני שהגרמנים הספיקו לפוצץ אותם במטענים שהונחו עליהם. חמשת הגשרים על נהר דיב גם הם הושמדו כולם בהצלחה בידי הבריגדה המוטסת ה־3, במחיר נפגעים נמוך. חייליו של הגדוד התשיעי המוטס שתוכנן לנחות במרוויל, פוזרו לכל עבר מחמת אש הנ"מ הגרמנית. פחות מ־160 חיילים מבין ה־750 הצליחו להגיע למקום המפגש. מפקד הגדוד, קולונל אוטווי, נאלץ להמשיך במשימתו, ולשלוח את האות להצלחתה לפני השעה 06:00, אז תפתח ספינת הקרב הבריטית ארתוז'ה באש על הסוללה. הכוח, המצויד בנשק קל בלבד בגלל אובדן חלק גדול מן הציוד בצניחה, המשיך במשימה כמתוכנן כשהוא מנטרל את התותחים במחיר של 75 נפגעים. בסופו של דבר, התברר כי אלו לא היו תותחים ימיים בקוטר 150 מ"מ, אלא רק תותחי שדה בקוטר 75 מ"מ, שלא היוו איום לארמדה של בעלות הברית.
זמן קצר לאחר ההשתלטות על הגשרים על האורן ועל תעלת קן תוגבר הכוח על ידי הבריגדה החמישית (גדודים 7, 12 ו־13), שהרחיבה באופן משמעותי את ראש הגשר והחלה להתחפר בציפייה למתקפות נגד. בשעה 03:00 נחת גל דאונים נוסף שכלל את מפקד הדיוויזיה המוטסת, מייג'ור גנרל ריצ'רד גייל ומטה הדיוויזיה שלו, וציוד כבד כמו ג'יפים ותותחי נ"ט שסייעו לבצר את העמדות שנכבשו. עם עלות השחר השלימה הדיוויזיה המוטסת הבריטית השישית את כל יעדיה, במחיר נפגעים נמוך מהמצופה. בהמשך יום הע' היא תוגברה בידי בריגדה נוספת שהוצנחה בדאונים. במהלך הימים הבאים הוטל על אנשיה להחזיק בשטח ולבלום את התקפות הנגד הגרמניות הצפויות.
בשעות הבוקר המוקדמות, ביצעה פלוגה גרמנית מהדיוויזיה ה־716 התקפת נגד כדי להשתלט מחדש על הגשרים על האורן ועל תעלת קן, אך נבלמה לאחר שהטנק המוביל שלה נפגע.
הכוחות המוטסים האמריקניים.
הדיוויזיה המוטסת ה־101 והדיוויזיה המוטסת ה־82 תוכננו לנחות מערבה מחוף "יוטה", בחצי האי קוטנטן. לפי התוכנית הייתה הדיוויזיה המוטסת ה־82 אמורה לצנוח משני צדי הנהר מרדרה, ולהשתלט ועל העיירה סנט־מר־אגליז, צומת דרכים חשוב, ועל הגשרים מעל הנהר כך שהכוחות שיגיעו דרך הים יוכלו לחצות במהירות חצי האי ולנתק אותו, לפני שיתקדמו צפונה לעבר שרבור. הדיוויזיה ה־101 תוצנח קרוב יותר לחוף "יוטה", ותשתלט על ארבע הדרכים המובילות מחוף יוטה, בין סן־מרטין־דה־ורוויל לפופוויל, ותבסס שני ראשי גשר על נהר דוב, צפונית מזרחית מקרנטן. כל אחת משתי דיוויזיות הצנחנים האמריקניות פעלה בהרכב של שלוש חטיבות (רגימנט) צנחנים וחטיבה אחת של נחתי דאונים. נדרשו למעלה מ־800 מטוסי תובלה להובלת שתי הדיוויזיות, כל מטוס נשא בתוכו דבוקה בת 18–20 לוחמים. הכוחות הגרמניים בשטחי הצניחה בקוטנטן שלחמו בצנחנים הורכבו בעיקר מדיוויזיית לופטלאנדה 91, ומרגימנט הצנחנים ה־6, שנחשב ליחידת עילית.
נתיבי הטיסה של הדקוטות נושאות הצנחנים (בניגוד לדאונים) היו ארוכים יותר מאחר שהם ביצעו עקיפה חדה לדרום מזרח, עברו מעל איי התעלה ג'רזי וגרנסי, ופנו לכיוון שטחי הצניחה בחצי האי קוטנטן. זאת כדי להימנע מלטוס מעל ספינות הצי אשר היו בדרכן ליבשת, כלקח מטעויות הפלישה לסיציליה, שם אש נ"מ של אוניות הברית הפילה עשרות מטוסי תובלה בשגגה. מטוסי ה־C-47 טסו במבנה בצורת V תוך שמירה על דממת אלחוט. רק לטייס המוביל בכל גוש של 45 מטוסים היה מכשיר יוריקה עם תצוגת אורות, להדרכת הטייסים שבעקבותיו. לביצוע צניחת לילה, הטייסים היו תלויים באמצעים ויזואליים כמו משואות איתות לאיתור שטחי ההצנחה. כחצי שעה לפני הצניחה העיקרית הוצנחו גששים (Pathfinders) שתפקידם היה לסמן באמצעות משואות איתות את שטחי הצניחה לטייסים.
התעבות העננים מעל קוטנטן, ואש נ"מ גרמנית, גרמו לכך שבמקומות רבים לא הוצנחו הגששים במדויק. מטוסי התובלה נושאי הצנחנים, שהגיעו כעבור זמן קצר, לא הצליחו לטוס במבנה סדור, והתוצאה הייתה שטייסים רבים פיזרו את הצנחנים במרחק קילומטרים מיעדיהם. מפקדים קיבצו קבוצות קטנות של חיילים, וניסו להגיע למטרותיהם. ציוד רב אבד בנחיתה. ביצוע המשימות התנהל באיטיות, וליחידות נדרשו לעיתים שעות, עד עלות השחר ואף יותר כדי לחבור לכוח לוחם ולהגיע ליעדיהן. מתוך 6,600 לוחמי ה־101 שהוצנחו, רק 2,500 לחמו בסוף היום ביחידות מאורגנות כלשהן. צנחנים רבים, בעיקר מהדיוויזיה ה־82, טבעו לאחר שהוצנחו בשדות שהציפו הגרמנים מבעוד מועד.