Первый эшелон авиадесанта выбрасывался на парашютах, второй перебрасывался на планерах и высаживался в районах, захваченных парашютистами. 101-я американская авиадесантная дивизия начала десантирование в 1 час 30 минут в район юго-восточнее Сент-Мэр-Эглиз на глубине 5–7 км от побережья. 6600 парашютистов этой дивизии оказались разбросанными на площади в 560 кв. км. 60 % их вооружения и снаряжения было потеряно. Основными причинами столь значительного рассеивания войск дивизии, по мнению американо-английского командования, явились неблагоприятная погода и зенитный огонь противника, которые не позволили авиации точно выйти в районы высадки. Однако, несмотря на этот крупный недостаток, дивизии удалось закрепиться, так как противник оказал очень слабое сопротивление.
82-я американская авиадесантная дивизия начала выброску парашютистов в 2 часа 30 минут в районе западнее Сент-Мэр-Эглиз, на удалении до 12 км от воды. Незначительные силы немецко-фашистских войск, находившиеся в этом районе, не смогли оказать сопротивления, в результате чего парашютистам удалось захватить и удержать город Сент-Мэр-Эглиз. Однако задачу по захвату и удержанию переправ через реку Мердере дивизия не выполнила вследствие того, что приземление десантных групп прошло не в намеченных для них районах.
6-я английская авиадесантная дивизия начала десантирование после 2 часов северо-восточнее города Кан на удалении 5 км от воды. К 8 часам 50 минутам части дивизии захватили исправные мосты через реку Орн и приступили к закреплению захваченных рубежей. Для прикрытия своего восточного фланга они взорвали мосты через реку Див. В ряде пунктов им приходилось преодолевать упорное сопротивление немецких войск или отражать их контратаки. В эти бои были втянуты передовые части 21-й немецкой танковой дивизии.
Одновременно с высадкой десантов в местах, удаленных от районов высадки, производилась выброска чучел парашютистов, начиненных взрывчаткой. Это создавало у немецко-фашистского командования ложное представление о силе и месте выброски десантов. Всего по воздуху было переброшено 24 500 человек, 560 автомашин, 360 орудий, 18 легких танков и 400 тонн грузов. Для прикрытия десантов было сделано за сутки 3200 самолетовылетов.
Тем временем в районе Па-де-Кале к французскому берегу отправилась группа небольших судов, к которым были привязаны аэростаты с металлизированной оболочкой. На экранах немецких радиолокаторов возникли мощные сигналы, будто бы от большой флотилии. Лишь к 16.00 6 июня ставка Гитлера окончательно убедилась, что высадка в Нормандии не является отвлекающей, второстепенной операцией союзников.
Авиадесантные дивизии создали более благоприятные условия для высадки морского десанта, заняв оборону на правом фланге двумя американскими дивизиями и на левом фланге – английской авиадесантной дивизией.
Под прикрытием артиллерийского огня с больших кораблей к берегу подошли десантные суда. Общий порядок высадки был следующим. В самом начале на берег под прикрытием плавающих танков высаживались штурмовые группы, в задачу которых входило пройти сквозь заграждения и обеспечить огнем высадку инженерно-саперных групп и последующую их работу по расчистке заграждений. После расчистки прибрежных участков начиналась высадка первого атакующего эшелона.
Несмотря на заверения синоптиков, в день высадки разыгрался пятибалльный шторм. Штормовой силы норд-вест поднял уровень прилива выше, чем предполагалось, волны стали захлестывать заграждения у берега. Разбушевавшееся море швыряло мелкие десантные суда, немало их было выброшено на рифы или опрокинуто. Лишь в двух пунктах высадки удалось спустить на воду танки-амфибии, при поддержке которых пехота должна была выходить на сушу, многие танки-амфибии затонули. Заграждения, поставленные у самого берега, в условиях шторма невозможно было полностью устранить, поэтому они стали причиной значительных потерь. Изнуренные морской болезнью американские, канадские и английские пехотинцы с трудом выбирались на берег. Эрнест Хемингуэй, участвовавший в высадке в качестве военного корреспондента, вспоминал, что пять последовательных цепей атакующих навсегда остались на месте выхода из воды. Но вскоре подошедшие вплотную к берегу эсминцы подавили своим огнем огневые точки немцев.
Однако в ходе высадки стройность установленного порядка нередко нарушалась. Так, высадка 7-го армейского корпуса 4-й американской дивизии, при поддержке 29 танков-амфибий была произведена значительно южнее намеченного для него участка. Несмотря на имевшиеся недостатки, части 7-го корпуса все же произвели высадку, после чего за день продвинулись на глубину до 9 км и соединились с подразделениями воздушного десанта.