I den andre fasen, med start 5. juni, angrep de tyske styrkene videre sydover i Frankrike. Den franske regjeringen flyktet til Bordeaux, og Paris ble erklært åpen by. Frankrike kapitulerte den 25. juni, og den tredje franske republikk ble erstattet av Vichy-regimet. For Tyskland var det en stor seier, og for de allierte var det et tilsvarende stort tap. Diktatoren Adolf Hitler og hans regime fikk en popularitet internt i Tyskland som aldri senere ble overgått. Etter Frankrikes kapitulasjon var Tysklands eneste reelle gjenståennde krigførende motstander Storbritannia. Frankrike ble delt inn i en tysk okkupasjonssone i nord og vest, en liten sone i sørøst som ble annektert av Italia, og en stor restdel under Vichy-regimet som samarbeidet med aksemaktene. Under felttoget begikk Wehrmacht en rekke brudd på krigens lover, fremst av de forbrytelse mot freden ved angrep på de nøytrale landene Luxembourg, Nederland og Belgia. Tyske styrker drepte også tusenvis av krigsfanger, særlig var franske fargede fanger utsatt.