德军在莱茵河地区还部署47个师（其中1个摩托化师），作为预备队，其中20个师作为各集团军群的预备队，听从于各集团军群的调遣，另外27个师则作为总预备队，由最高统帅部直接指挥。

同盟国一方，法国认为德国在占领波兰后，必将进攻苏联，进攻法国至少要在四、五年之后；英国认为自己海军力量比较强大，因此主要负责对德国实施海上封锁和战略轰炸，地面作战则主要由盟国承担；而荷兰、比利时和卢森堡等国一厢情愿地认为只要严守中立，就可避免卷入战争。

所以，这些国家都还没有进行充分准备，同盟国的作战计划（代号:D计划）直到1940年3月12日才最后确定，该计划由法国陆军总参谋长兼英法联军总司令莫里斯·居斯塔夫·甘末林上将制定，D计划有两个方案，如果德军进攻比利时，法军2个集团军和英军1个集团军应迅速进入比利时，在比军配合下，坚守代勒河一线；如果德军进攻马奇诺防线，则以1个集团军依托工事进行防御，再以1个集团军为二梯队，随时增援。

当时，同盟国军队有法军94个师，英国远征军9个师，荷兰军10个师、比利时军22个师(其中3个装甲师和3个摩托化师)，坦克3000余辆，欧洲大陆上有飞机1300余架，英国本土还有1000余架飞机可供使用。

比军和荷军都部署在本国境内，英法联军103个师，分为三个集团军群：第1集团军群，下辖法军第1、2、9集团军和英国远征军，共51个师，部署在法、比边境和法国北部；第2集团军群，下辖法军第3、4、5集团军，共25个师，部署在马奇诺防线正面；第3集团军群，下辖第6、8集团军，共18个师，部署在马奇诺防线后面；还有9个师作为战略预备队。此外法军第10集团军，部署在法国与意大利边境，未计算在内。

1939年9月，波兰战役胜利后，纳粹德国开始策划对卢森堡、荷兰、比利时以及法国的作战行动。10月9日，希特勒下达了第六号元首令，德国国防军最高统帅部随即开始制定进攻方案，由国防军陆军司令部参谋长弗朗茨·哈尔德一级陆军上将担纲策划。

10月19日，哈尔德陆续提交了代号“黄色方案”的进攻计划，该计划与第一次世界大战中德军采用的施里芬计划高度类似，即派遣一支强大的兵力攻克荷兰前往比利时北部，并在那里击败英国与法国的军队，尔后转道西南，向巴黎方向进发。但是，根据这一计划，德军将动用西线超过三分之一的部队，而且预计到1942年才能向法国本土发动进攻。10月29日，哈尔德提交了修改后的版本，然而，希特勒对于第二个方案仍不满意。

除了希特勒之外，A集团军司令官格尔德·冯·伦德斯泰特一级陆军上将，以及他手下的A集团军参谋长、白色方案实际策划者埃里希·冯·曼施坦因中将也很讨厌这个方案。在研究陆军司令部方案时，曼施坦因指出德军的作战应当以位于中部的A集团军为核心，穿过防守薄弱的阿登森林发动奇袭，经过比利时南部和卢森堡，直抵色当，切断南北法军之间的联系，取得战役的主动权。1940年1月10日，德国第七空降师的作战科科长因座机迷航，在比利时梅赫伦迫降，其携带的第二版本黄色方案文件也因此落入比利时情报机构手中。1月27日，曼施坦因和其他新任将领前往柏林做报告时，受到了希特勒的单独接见。曼施坦因将自己的见解作了陈述，结果得到希特勒极大的认可。

第二天，希特勒便召见布劳希奇和哈尔德，命令他们以曼施坦因的建议为基础，立即制定出一个新的作战计划来。虽然布劳希奇和哈尔德提出了反对意见，认为它可能使德国装甲部队精锐遭到法军侧翼袭击并全军覆没。但在希特勒的压力下，两位陆军首脑屈服了。

1940年2月24日，德军最高统帅部正式采纳了曼施坦因的建议，经过修改后的作战计划规定，德军装甲部队主力将翻越阿登山区，步兵部队攻击荷兰、比利时、卢森堡和法国北部，然后再从西、北两方向进攻巴黎。在法国精心构筑的马奇诺防线正面，德军则组织佯攻，牵制当面之敌，等到主力攻占巴黎，并推进至该防线侧后时，再发起进攻，与主力前后夹击，聚歼法军。

1940年5月9日夜，德国飞机对德国的一所大学城——弗赖堡进行恐怖袭击。德国轰炸机投掷的爆破炸弹炸毁一所女子寄宿中学和一所医院，数百人被炸死和受重伤。德军统帅部把这次挑衅袭击归罪于比利时和荷兰空军。这次袭击成为德国国防军向中立国家发动进攻的借口。戈林关于轰炸弗赖堡的这个凶恶的命令是由德国空军第5大队在约瑟夫·康胡别尔指挥下执行的。

1940年5月10日，天刚破晓，大批的德军轰炸机突然对法国、荷兰、比利时和卢森堡的机场、铁路枢纽、重兵集结地区和城市进行猛烈的轰炸。5时30分，在北海到马奇诺防线之间的300多公里的战线上，负责右翼突击的德军“B”集团军群地面部队向荷兰、比利时和卢森堡发起了大规模进攻，揭开了西欧战役的序幕。

5月10日，卢森堡宣布投降。

与此同时，德国空军对海牙和鹿特丹实施疯狂的轰炸后，在这两个地区投下了近4000名伞兵。德国运输机和滑翔机向空降兵占领的机场运送德军官兵达22000人。 在荷兰的第五纵队帮助了德国伞兵和国防军第18集团军地面部队。在秘密间谍的帮助下，乔装成荷军的德国破坏分子夺取了默兹河畔奈梅亨地区的全部桥梁和穆尔杰伊克以南的2座桥梁，并且破坏了荷兰防线前的灌注系统。5月11日，德国空军实施密集轰炸后，荷兰空军仅剩下12架飞机。

5月12日下午，穿过阿登森林的古德里安的3个装甲师到达默兹河北岸，并攻下了法国著名要塞城市——色当。

5月13日，德军装甲部队充分利用空军猛烈轰炸陷敌于极度混乱和惊慌之机，突破荷军防线，与在首都鹿特丹空降的伞兵会合，14日，德军攻占鹿特丹，荷兰女王搭乘英军驱逐舰逃往英国。5月15日荷军总司令温克尔曼将军宣布投降。

德国人给英国和法国人造成这样一种印象：对法国的进攻，将按照稍作修改的“施里芬计划”，经过比利时和荷兰，即在北面，而不是经阿登山脉展开。可能因此，甘末林命令联军第1集团军群按照“D”计划进入比利时，以便向前推进，并占领代勒河地区。英法军队按照司令部制订的行军路线图开始行军。法比边境的地雷全被排除，雷栅也予开放。法军和英国远征军放弃原沿法比边界构筑的良好阵地，而向安特卫普、鲁汶、那慕尔地区推进，预计在该线可能与敌人遭遇。英法统帅部陷入了德国设下的陷阱。

英法统帅部从不真实的情况出发，认为德军将在“B”集团军群的北面实施主要突击，而且阿登山脉正面地段的地形不便机械化部队越过，便在阿登山脉正面地段仅留下少量兵力。然而，国防军最高统帅部却以伦德施泰特指挥的“A”集团军群的主力部队恰恰在阿登山脉实施了主要突击。

正当比利时军队在同德寇艰苦奋战，而英法军队穿过挤满比、法道路的大批逃难人群缓慢增援比军的时候，德国国防军的一个强大的装甲突击集团在南面向西推进。当时，不论是在联军大本营所在地万湖，还是在巴黎，都未对此引起注意。德军几百辆坦克、装甲车、汽车和摩托车的洪流冲入小小的卢森堡领土并沿山路拥向阿登山脉。

A集团军群实际上并未遇到抵抗，即沿卢森堡和东南比利时领土前进100多公里。盟军统帅部在阿登山脉投入300-400架轰炸机对付。英军“喷火式”战斗机早于5月8日发现的克莱斯特坦克集群，本来有可能把这个集群封锁在山里。英国空军指挥部对在阿登山脉的克莱斯特坦克集群订有具体轰炸计划。但因征求英国内阁同意花了3天宝贵的时间，结果未能定下这个轰炸决心。最终一架飞机也没有出现。

法国骑兵沿阿尔隆和弗罗林维尔谷地对克莱斯特坦克实施的英勇冲击，但是他们被德军以火炮和机枪击溃。

5月13日，德军坦克和摩托化部队击溃几个对其进行抵抗的法国师后，开始在吉维特至色当正面强渡默兹河。克莱斯特将军的坦克集群从正面突破后，即向拉芒什海峡沿岸方向实施突破。盟军统帅部没有采取行动。军方向政府报告了军队陷入的灾难性处境。

5月15日一大早，电话声惊动了英国首相丘吉尔。这是法国总统雷诺在打电话。他急促地对丘吉尔说：“我们被击溃了，我们失败了。通往巴黎之路被打开了。”做出如此惊慌的结论还没有根据，然而形势的确是极其严重了。英法军法从比利时慌乱撤退。克莱斯特坦克纵队切断盟军在比利时的基本集团的后方的道路，继续向英吉利海峡推进。

德国军队没有遭到严重抵抗，于5月19日夜突至索姆河口，占领亚眠和阿布维尔，并前出至拉芒什海峡沿岸。在色当附近实施突破后，德军坦克5天内即由东至西越过法国全境。同盟国的军队被打败了。相当大的军队集团——包括法军第1、7、9集团军，戈特将军指挥的英国远征军，以及比利时军的部队——共40个受到重创的师，在弗兰德斯和阿图瓦被切断了与在索姆河以南的主力的联系。

5月21日前，盟军第1集团军群同第2集团军群之间的缺口，由50公里扩大至90公里。5月22日，德军1个装甲师突至布洛涅及加莱附近。次日，德军占领加莱，被俘获的英军达4000人。

5月26日英国海军下令执行代号为“发电机”的撤退行动。5月26日至6月4日，盟军完成历时9天的敦刻尔克大撤退。

继荷兰之后便是比利时，它也未能对法西斯侵略进行有力的抵抗。也像在荷兰一样，柏林统帅部空投了伞兵。伞兵们制造惊慌气氛，夺占默兹河上的桥梁和阿尔贝特运河的渡口。德军就用这种方法攻占了似乎是不可攻克的埃尔宾-埃马尔要塞。

由比利时法西斯头子德格列尔领导的希特勒特务进行了积极的活动。在主张同法国结盟的艾伯特二世神秘死亡后，利奥波德三世国王从即位起就执行亲德政策。他是废除法比同盟的倡议者。早在突然爆发战斗以前，就已预先决定了比利时的命运。

5月28日，比利时国王利奥波德三世宣布投降。

6月10日，法国政府撤出巴黎，迁往图尔。13日，巴黎被宣布为不设防城市。14日，法国政府再迁往波尔多时，德军占领巴黎。见：法国战役

6月18日，法国政府宣布停止抵抗。

6月20日，贝当的维希政府向德国提出休战并且宣布投降。

据统计，整个战役期间盟军共伤亡350000人，1900000人被俘。德意联军共伤亡155000人，其中阵亡45000人，受伤110002人