Cette unité dépend alors du Groupe d'armées B du Generalfeldmarschall Erwin Rommel. Après une inspection de la Panzer Division à Falaise, Rommel ne peut s'empêcher de penser que l'ingénieux Feuchtinger est peut-être apprécié du parti, mais que la discipline militaire lui semble totalement étrangère, à lui comme à ses officiers. Le jour du débarquement, alors que sa division est en alerte au sud de Caen, Feuchtinger est d'ailleurs en permission à Paris, pour faire la fête avec sa maîtresse, une danseuse noire. L'ironie de l'histoire veut que Rommel ait été lui-même en permission auprès de sa famille le Jour J. Cette permission devait lui permettre de fêter l'anniversaire de sa femme, mais aussi de convaincre Hitler de la nécessité de mettre les divisions de Panzer près de la côte, Rommel ayant compris que si le débarquement réussissait, la maîtrise des airs des Alliés sur le continent européen leur assurerait la victoire. Contrairement au général von Salmuth, son compatriote, Feuchtinger comprend très vite qu’il ne s’agit pas d’une manœuvre de diversion des Alliés, mais d’un véritable débarquement. Il engage immédiatement ses troupes dans la Bataille de Normandie. À la tête de sa division blindée, il contre-attaque au nord de Caen. Un mois plus tard, le , Feuchtinger reçoit ainsi la croix de chevalier de la croix de fer pour sa bravoure au combat. Le 20 août 1944, il est promu au grade de Generalleutnant, général de division, avec effet rétroactif au .