190年5月10日，德国以3个集团军群、2000多辆坦克、000多门火炮、000多架飞机、共计200多万军队进攻法国、比利时、荷兰、卢森堡。
此役，德国既没有从德法边境的马其诺防线发起正面突击，也没有借鉴早前的施里芬计划，从比利时东北部实施主要进攻，希特勒采纳曼施坦因提出的建议，集中坦克集群主力于阿登山区，使用中央突破的方式发动奇袭，英法联军始料未及，迅速溃败。德军装甲部队仅用11天就抵达法国西部海岸，将英法比荷军队拦腰斩断。至6月22日，法国战败投降，英法联军30余万军队从法国北端海港敦刻尔克败退英国。
190年2月2日，德国陆军总司令部下达“黄色方案”作战命令：“德军以一部兵力攻占荷兰和比利时，诱使英法军队主力增援，同时集中装甲部队绕过马其诺防线，通过阿登山区实施主要突击，在色当附近达成中央突破，进而直插索姆河口。右翼协同中路会歼英法主力。”
根据方案，德军沿德国与荷兰－比利时－卢森堡－法国边境依次展开B、A、C集团军群，其中B集团军群在右翼，由冯·博克大将指挥，下辖第18集团军（10个师）、第6集团军（19个师），集结于北海至亚琛一线，负责进攻荷兰和比利时，牵制英法主力。
A集团军群在中路，由龙德施泰特大将指挥，下辖第集团军（13个师）、第12集团军（10个师）、第16集团军（13个师）和一个装甲集群（5个装甲师、3个摩托化师），在亚琛以南至德、卢、法三国交界处10公里宽的地域实施主要突击。
C集团军群在左翼，由冯·勒布大将指挥，下辖第1、第集团军，共1个师，以齐格菲防线为依托，负责防御法卢边境至巴塞尔之间350公里地域，并以佯动迷惑法国军队。
此外，在主攻方向上，以51个师作为预备队加强突击力量。空军第2、第3航空队负责破坏敌军指挥系统和支援地面部队作战。全部参战部队共11个师（10个装甲师）、25辆坦克、38门火炮、020架飞机，总兵力超过200万人。战役发起时间定为190年5月10日。
1939年11月1日，英法联军事会议通过“D计划”作战方案，这份以防御为主的作战方案规定，联军从敦刻尔克至色当，展开3个集团军群，其中包括：由比约特指挥的第1集团军群，下辖法军第1、第2、第、第9集团军和戈特率领的英国远征军，共1个师，部署在法国北部沿海至马斯河一线。
由普雷特指挥第2集团军群，下辖法军第3、第、第5集团军，共39个师，布置在法国东北部，依托马其诺防线进行防御。
由贝松指挥第3集团军群，下辖法军第8、第6集团军，布置于法国和瑞士边境。
由法国乔治将军担任联军总司令，他以1个师作为预备队，其中5个师配置在比利时方向，12个师布置在第2、第3集团军群后面。
比利时政府动员23个师，并按照联军的意图，在列日、安特卫普一线部署，并以6个师前伸防御，为战役发起后、英法联军前出迪尔河、马斯河赢得准备时间。
荷兰动员10个师，按计划在战争爆发后，放弃北部和东部各省，退守“荷兰要塞”，坚持到英法联军增援。
整个“D计划”作战方案，英法比荷在东北战线共投入1个师、3100辆坦克、1500门火炮、3800余架飞机。
190年5月9日晚，德国空军对德国弗莱堡的一所大学城发动空袭，造成数百人死伤。德军统帅部声称系比利时、荷兰所为。5月10日凌晨，德军B集团军群第18集团军向马斯河实施突击，并于当日突破荷兰第一道防线，荷兰守军退守荷兰要塞。德国空降部队000人在荷军后方实施空降，一部攻击海牙等3处机场未果，一部则成功占领马斯河、瓦尔河上的主要桥梁，突入荷兰要塞。
联军第1集团军群的第集团军急速北进增援荷兰，遭到德军空军阻拦，没能到达指定位置。荷兰要求第集团军反击突入马斯河大桥的德军，遭到法军的拒绝。
5月13日，德军B集团军群第18集团军第9装甲师顺利通过马斯河和瓦尔河大桥，逼近鹿特丹，荷兰女王威廉明娜携几名内阁大臣登上英国军舰逃往伦敦，并授权荷兰总司令温尔克曼在适当时机宣布投降。
5月1日，德军对鹿特丹市区发动空袭，造成2500栋房屋被毁、数千人死伤。黄昏，温克尔曼命令荷兰全军放下武器，并于15日上午，作为荷兰政府全权代表在无条件投降上签字，德军用五天时间征服荷兰。
在比利时方向，5月10日凌晨5时30分，德军开始对比利时发动进攻，一支不到80人组成的小分队提前攻取了埃本－埃马尔要塞，B集团军群第6集团军迅速突破比利时边境防线，渡过马斯河和阿尔贝特运河。5月12日，比利时军队退守第二道防线。第6集团军第16装甲军猛烈的攻势，让联军司令部做出错误判断，他们认为德军的主攻方向在比利时东北部，遂根据“D计划”，将第1集团军群一部分兵力调往迪尔河防线。
同日，德国A集团军群开始出动。古德里安指挥第19装甲军，莱因哈特指挥第1装甲军，施密特指挥第39装甲军穿过卢森堡，直扑法国色当，后续3个摩托化师紧随其后。此时在德军正面，只剩下联军第1集团军群的第9集团军和第2集团军一部，第1集团军群主力已经动身增援比利时。至11日傍晚，B集团军群全线突破联军防线。
其中，中路北线第39装甲军第装甲师（师长隆美尔）击溃法国第骑兵师装甲部队，前出至马斯河；中路南线的第19装甲军前出至色当以北16公里的瑟穆瓦河一线。5月12日下午，德军三个方向的装甲部队全部进至马斯河，比原定计划提前2小时。在开战的最初3天，B集团军群的装甲集群推进了300公里。
英法联军这才发现德军的主攻方向在色当一线，在比利时的英法联军有被德军包围的危险。
5月13日，A集团军群坦克集群司令克莱斯特命令古德里安的第19军于次日强渡马斯河，并调集12个轰炸机中队、1000多架飞机支援地面部队。当日下午点，古德里安就组织部队乘橡皮舟和摩托艇开始渡河，傍晚在对岸建立滩头阵地，并架设了一座舟桥，第19军的坦克源源不断地开过马斯河。同日，莱因哈特的第1军也渡过马斯河，至1日，A集团军群的个装甲师1800辆坦克全部渡过马斯河。
5月15日，古德里安率领第19军孤军向英吉利海峡推进，当晚就推进0公里，他的上司克莱斯特认为这样太过冒险，因为侧翼已经完全暴露，命令古德里安撤回到马斯河。古德里安答复：“这道命令我既不愿意接受，也不能甘心接受，因为这无疑是放弃奇袭，丧失一切初步战绩。”
5月16日，英法联军开始从比利时撤退，当天，古德里安又推进了80公里。5月1日，德军占领比利时布鲁塞尔，比利时军队孤军奋战，且战且退。
5月1日，古德里安的部队遭遇法军戴高乐上校的装甲部队。德军的推进开始放缓，但仍然每天可以推进20~0公里。在鹰巢的希特勒也对古德里安的冒险行为感到愤怒，他担心整个西线的作战计划会因此遭到破坏。即便如此，古德里安并没有停下来，21日，他的一个先头营到达海岸，将英法联军切成两段。随后，第19军和莱因哈特的第1军开始掉头向北突击。
联军方面，5月19日，刚刚从叙利亚返回的魏刚接任法国总参谋长，他没有抓住联军稍纵即逝的机会、命令北线的部队向南突围，与南面的索姆河一带的法军会合。
5月21日，联军在缺乏配合下，向德军发起了3个师规模的反击，德军一度后退几公里，魏刚计划借此机会能够达成向南突围的目的，并增派2个师的法军参与行动，而此时的英国远征军却决定退出战斗，魏刚的计划流产。
5月2日，德军B集团军群的第18、第6集团军，与A集团军群的装甲部队，已经从三面包围了英国远征军的9个师、法国第1集团军的10个师和比利时军队。当天在德国统帅部召开的会议中，希特勒和将军们的意见出现了分歧，陆军总司令布劳希奇认为：“这是历史上最大的围歼战，必须完全消灭仍在佛兰德地区作战的英法比军队。”但希特勒不同意这个计划，他认为：“联军背向大海，三面受敌，无论如何是跑不掉的，他们会全部缴械投降，这个时候投入大量的装甲部队去打被围之敌，就会耽误时间，影响在索姆河至马其诺一线继续作战的准备工作。”
会后，希特勒命令装甲部队停止北进，准备计划于5月31日开始的第二阶段作战，佛兰德地区的作战任务交给B集团军群和空军完成。显然，德国空军在波兰战役的出色表现，让他对战局过于乐观。他的这个决定，最终让20多万英军和10多万法军死里逃生。
5月26日，戈特命令英军向敦刻尔克撤退，魏刚也命令法军撤向敦刻尔克。比利时国王利奥波特三世同日宣布向德军无条件投降。次日凌晨，比利时军队放下武器。
希特勒这个时候认识到了自己的错误，因为2天来，戈林的空袭效果和B集团军群的推进速度没有达到预期。于是他命令装甲部队恢复进攻。但就是这两天的时间，英法联军完成了防御部署和从海上撤退的准备工作。
190年5月16日，刚刚担任英国首相的丘吉尔来到巴黎，令他忧虑的是法国最高统帅部弥漫在失败主义情绪中。1日，回到伦敦的他召集仍在内阁任职的张伯伦等人，商讨从法国撤回远征军的问题。19日，远征军统帅戈特正式提出将英国部队撤回国内的报告。当日，英国政府任命海军拉姆齐中将负责这次行动。
实际上，撤退工作远比预想的艰难，拉姆齐花了几天的时间才征集了800多艘船只。德军对海峡的封锁，让平日仅需3个小时的航程，要花费3倍的时间才能走完。5月26日第一批抵达敦刻尔克的船只只有129艘，2日虽然有所改善，全天运送回国的军队也只有669人，按照这样的速度把远征军全部撤回，需要0天。
拉姆齐决定调整运输航线，改为航程更远，但更加安全的Y航线，并要求英国海军沿途提供安全保障。此外，针对敦刻尔克海滩渐次倾斜的特点，拉姆齐把泰晤士河两岸各种驳船、帆船、渔船都征集起来参与运送部队。28日，有180人被撤回，29日310人，30日达到52823人。至此滞留在敦刻尔克的20万英军已经大部分返回国内，法国则在最初的5天中，只有1.5万部队撤退到英国。5月31日，在法国总理雷诺强烈要求下，英国首相丘吉尔承诺：“仍在敦刻尔克的3个英国师，将同法国人在一起，直到撤退完成。”
6月日下午2时23分，英国宣布“发电机”行动（即敦刻尔克大撤退）结束。在这次撤退行动中，共撤出21.5万英国部队、12.3万法国和比利时部队（其中有5万人是法国海军救出的）。英国在10天的行动中损失了226艘各种船只，法国和比利时损失了1艘。在敦刻尔克海滩上，联军丢下了1200门火炮、1250门高射炮和反坦克炮、6200支反坦克枪、1.1万挺机枪、.5万辆摩托车和万名法国第1集团军的士兵。
德国统帅部大为懊恼，英国方面也非常清楚，能够撤出这么多部队，更多的是凭借侥幸。丘吉尔在6月日说“我们必须非常慎重，不要把这次援救说成是胜利，战争不是靠撤退赢得的。”
法国的战斗并没有结束，他们尚有66个师能够继续作战。法军将这些部队编为3个集团军群。第2集团军群的第3、第5、第8集团军，由普雷特拉将军指挥，位于马其诺防线至瑞士边境一线；第3集团军群的第10、第、第6集团军由贝松指挥，位于索姆河口至埃纳河畔一线；第集团军群的第、第2集团军由亨齐格指挥，位于马斯河东部。此外法军还组建了3个机动集群，针对战场上随时出现的变化。
德军结束敦刻尔克的战事后，随即准备法国第二阶段的进攻。5月31日，陆军指挥部下达“红色方案”作战命令：冯·博克的B集团军群第、第6、第9集团军（8个师）向索姆河以南进攻，其中装甲部队（霍特的第15装甲军和克莱斯特装甲集群）向巴黎以西进攻。伦德施泰特的A集团军群第2、第12、第16集团军（5个师）沿兰斯两侧向巴勒杜克－圣迪济埃方向实施突击，其所属的古德里安装甲集群（含39军和1军）向马其诺防线后方迂回。冯·勒布指挥的C集团军群第1和第集团军（2个师）从齐格菲防线和莱茵河一带出发，从正面进攻马其诺防线。第18集团军（个师）布置在敦刻尔克地区。
6月5日，B集团军群开始发起进攻，霍特的装甲部队和第集团军配属的装甲部队很快取得进展，法国第10集团军被分割为两段，一部撤退至西海岸最后向德军投降。第6和第9集团军的进攻，迫使法国第集团军向后收缩构筑新的防线。8日，霍特的装甲军进至巴黎以西60公里处。
6月9日，龙德施泰特指挥的A集团军群在苏瓦松至阿登山脉之间150公里的正面发起进攻。古德里安的个装甲师不仅突破了隆居永地区的法军防线，还从西南方向包抄到马其诺防线。随后，古德里安继续向南进攻，瓦解了法军整条防线，并从东面逼近巴黎。
6月10日，位于法国东南方向的意大利对法国宣战。按照墨索里尼的话说：“我只要付出几千人的生命作为代价，就可以成为战争参加者到和会的桌旁。”11日，由王储乌姆贝托亲王指挥的西方集团军群进入法国，这支部队共有22个师，3000门火炮，共计31.5万人。法国在法意边境此时只有1.5万人驻守，数量上远低于意大利军队。法军依托有利的地形，致使意军的进攻部队无法展开，直到双方停战，意大利军队也没有什么实质进展。
6月10日这一天，B集团军群的装甲师渡过塞纳河，驻守巴黎以西和以北的守军再次后撤。当晚，法国总理雷诺撤往巴黎以南250公里的奥尔良。6月11日，法军总参谋长宣布巴黎为不设防城市。6月1日，德军第18集团军率先进入巴黎，随后B集团军群司令冯·博克也进入巴黎，并在香榭丽舍大街举行了一场阅兵式。此时巴黎四分之三的居民已经逃离，在通往法国南部的各条道路上，有600多万难民川流不息，法国政府也迁往波尔多。
6月16日，法国总理雷诺宣布辞职，总统勒布伦任命一战时法国英雄贝当元帅为内阁总理。早在德国进攻法国不久，贝当就已经流露出失败情绪，他认为：“既然法德兵力对比如此悬殊，英国又不愿意付出牺牲，那么战败已是不可改变的。从这一前提出发，法国无所作为，只有向它不幸的命运屈服了。只有这条路才是明智的，才能挽救那些尚可挽救的东西。”
在担任总理的当天晚上，贝当在新内阁会议宣布：“政府的首要任务是请求德国政府提出停止敌对行动的条件。”次日中午，贝当发表广播演讲，号召全国军民“必须停止这场战斗。”6月19日，法国第10集团军停止抵抗，德军占领南特；6月22日，马其诺防线绝大部分法国部队放下武器，在法德边境线地区50多万法军被俘。当天，法国政府代表被德军送到法国贡比涅森林的勒通德车站。在这里，德国元首希特勒、帝国元帅戈林、副元首赫斯、海军司令雷德尔、陆军布劳希奇、外长里宾特洛甫、总参谋长凯特尔、作战局长约德尔等德国大佬们已经恭候多时。
这是德国人等待了20年的复仇时刻，一战时期的法国元帅福煦的预言应验了，借助扇动民族仇恨得以上台的希特勒兑现了自己的承诺。当德军总参谋长凯特尔首先宣读了停战序言，希特勒便转身离去，他认为事情已经处理完了。
在德国提出的协议中规定：“法国停止一切对德国的军事行动，法军军队全部复员，日后法国需要维持多少军队的数量，待德国商议后确定；法国北部和西部沿海地区由德军占领，剩余约0%的法国东南部领土由法国控制；法国国内所有军事设施由德国保管，德军有权使用，法国方面承担德国占领军的费用；法国海军（此时法国海军尚保存良好）集中在法国港口，交由德军处理。”下午18时50分，法国在协议上签字。
6月23日，法国代表团又飞往意大利罗马，6月2日法意签署停战协议，6月25日零点，除马其诺防线上一些孤立据点还在发生战斗外，法国军队全线停火。
在法国战役中，法军伤亡20万人，被俘120万人；德军死亡20人，失踪1838人，负伤11103人。