1940年5月10日，德国以3个集团军群、2000多辆坦克、7000多门火炮、4000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。
1940年2月24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4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170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7集团军，共17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141个师（10个装甲师）、2445辆坦克、7378门火炮、4020架飞机，总兵力超过200万人。战役发起时间定为1940年5月10日。
1939年11月17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7、第9集团军和戈特率领的英国远征军，共41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4、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17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147个师、3100辆坦克、14500门火炮、3800余架飞机。
1940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4000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7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7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14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书上签字，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。