而盟軍的空降部隊距離諾曼底大約十到十五公里出，兩者相距大約二十公里不到，整個白天，盟軍的空降部隊的確十分猖狂，一旦夜幕降臨，這四個完整的德軍裝甲師，會教會這些盟軍傘兵做人的。
6月1日，第一批登陸部隊在英國南部的15個港口開始集結上船。原計劃是6月3日啟航，6月5日登陸。由于天氣惡劣，登陸被推遲了二十四小時。6月4日二十二時，航程最遠的在猶他海灘登陸的U編隊首先啟航，其他編隊隨后也按計劃陸續啟航。
6月5日登陸編隊開始橫渡英吉利海峽，從15個港口出發的所有艦艇先在懷特島以南代號“Z區”會合，然后分為五個編隊沿五條被清掃干凈水雷的安全航道向五個灘頭駛去，過了海峽中心線后，各編隊由一條航道改為兩條分別供快速艦艇和慢速艦艇使用的航道，以保持編隊航行隊形。
在航渡途中，盟軍出動大批反潛飛機和軍艦實施嚴密反潛警戒，還派出95架轟炸機和375架戰斗機擔任空中掩護。由于盟軍準備充分，組織周密，整個航渡過程未遭任何損失。
實際上，盟軍安全順利航渡的最主要原因是惡劣天氣幫了大忙，德軍的氣象人員沒能像盟軍斯塔格氣象小組那樣準確預報出6月6日的短暫好天氣，發布了連續數日將會是暴風雨的天氣預報，使得德軍統帥部判斷盟軍不可能在這樣的天氣發起登陸，諾曼底地區德軍戒備狀態很低，甚至連一些飛機艦艇的例行巡邏都被取消了，這就使德軍對盟軍登陸編隊的航渡毫無察覺。
6月6日凌晨二時三十分，龐大的登陸艦隊到達距法國海岸11海里的換乘區，士兵們從運輸船上沿繩網下到登陸艇，然后登陸艇編成艇波，劈波斬浪向登陸灘頭沖擊。上陸時間因各灘頭潮汐不同而各不相同，最早的是猶他灘頭六時三十分，最晚的是朱諾灘頭八時。
火力準備從6月5日午夜就開始了，第一批約1000架重轟炸機向德軍通訊樞紐、指揮中心、海岸炮兵陣地等目標投彈約5000噸。第二批約1600架中型轟炸機于6月6日五時向德軍防御陣地投彈約4200噸。這兩次航空火力準備共出動飛機2775架次，投彈9276噸，在登陸正面平均每千米投彈約96噸。第三批為戰斗機主要以低空掃射直接掩護登陸艇搶灘。
五時三十分，由7艘戰列艦、24艘巡洋艦、74艘驅逐艦、2艘淺水炮艦組成艦炮火力支援艦隊，對80千米登陸正面實施了長達四十分鐘猛烈艦炮火力準備。而當登陸艇接近海岸時，艦炮火力開始延伸轉為火力支援，直接火力準備接著由登陸艇中的火炮登陸艇和火箭炮登陸艇承擔，繼續向登陸灘頭射擊，掩護登陸艇搶灘上陸。整個火力準備過程，密集，猛烈，持久，基本上壓制住德軍火力，為登陸部隊順利上陸創造了條件。
猶他海灘是科湯坦半島東岸從奎內維爾以南到卡朗坦河口以北的一段長14.5千米的海灘，是一片坡度不大的沙坡，德軍在沙坡上設有幾道障礙物，沙坡后是一片干沙灘，然后是90至180米寬的沙丘，德軍在沙丘上筑起了混凝土堡壘，海灘后是寬1.5至3千米不等的沼澤，只有數條通路可以通行，美軍第101空降師要奪取的就是其中的四條。德軍在縱深部署了28個炮連，其中8個炮連是隱蔽在暗堡工事里，共111門火炮，在111門火炮里中最大口徑為210mm。
在此登陸的是美軍第7軍第4師，師長是羅斯福總統的小兒子小羅斯福準將，運送該師的是由穆恩海軍少將指揮的U編隊。6月6日三十分到達換乘區，四時零五分開始換乘，士兵們沿繩網從運輸船爬到登陸艇上，當時海上風大浪急，登陸艇非常顛簸，但士兵們經過多次演練，換乘仍比較順利，總共編成了26個艇波，駛向海灘。為保障對登陸部隊的不間斷火力支援，在第一艇波中編有8艘坦克登陸艇，共載有32輛水陸坦克。
由于風浪太大，坦克登陸艇到達坦克預定下水處比計劃晚了半小時，如果仍按計劃讓速度較慢的水陸坦克下水，那么到達海灘就會比計劃更晚，也就失去了及時提供火力支援的作用。所以在指揮艇上的指揮員決定讓坦克登陸艇繼續航行，直到距海岸僅1海里處才放坦克下水。
五時零五分，德軍岸炮開始向盟軍的掃雷艦開火，五時二十五分，盟軍艦炮火力支援軍艦比計劃提前25分鐘開炮還擊，緊接著約300架B—26轟炸機飛來向德軍陣地投彈約1000噸，然后“噴火”式飛機趕來為艦炮火力提供校射，并于六時十分起施放煙霧，掩護登陸艇搶灘。不料有1架施放煙霧的飛機被擊落，使得煙霧中出現一塊缺口，正好把“科里”號驅逐艦暴露了出來，立即成為德軍岸炮集中轟擊的目標，“科里”號在進行規避時誤入未清掃水雷的海域，觸雷沉沒。
登陸艇由于受到一股強勁的東南方向潮汐的影響，使搶灘地點比預計登陸點南移約1800米，這個意外反而給盟軍帶來意想不到的好運：在預定登陸點有德軍一個團的兵力，還有兩個炮兵連可以用火力壓制海灘。實際登陸點德軍僅一個連，防守力量薄弱。羅斯福將軍當機立斷，下令將這里作為登陸點，還樹立起巨大指示牌標明登陸點。水下爆破組很快清理出通道。
六時三十分，登陸兵上陸，八時三十分，第一梯隊先頭團突破德軍防線，向內陸發展，九時三十分，初步建立起團登陸場，十時，已上陸兩個團的兵力，基本肅清德軍在這一地區的守軍第709師，加上空降部隊已奪取了四條通路，保證了登陸部隊迅速推進。
至日落時，第4師的三個團全部上陸，共上陸21328人，1742輛車，1695噸物資，建立了鞏固的正面寬4千米，縱深9千米的師登陸場，先頭部隊已到達卡朗坦至圣梅爾的公路，并與空降兵會合。D日全天，第4師陣亡僅197人，為預計傷亡的10，損失極小，是盟軍五個灘頭中最順利，損失最小的。
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