1944年6月30日，德軍集中所有炮火，全力炮擊112高地，在猛烈炮擊下，英軍難以堅守，只好放棄112高地撤到奧登河岸邊。德軍雖奪回了112高地。但一直在盟國空軍的猛烈打擊下，無法集中使用裝甲部隊，也就發揮不出裝甲部隊巨大的突擊威力，一般只能使用200名步兵和15—20輛坦克組成小型戰鬥羣進行短促出擊，難以取得勝利，加上幾天來坦克損失約100輛，又得不到補充，隆美爾爲確保卡昂，只好放棄外圍一些陣地，將全部900輛坦克中的700輛部署於卡昂近郊。盟軍在佔領卡盧克機場後，再無力推進，雙方陷入對峙。
1944年6月29日，隆美爾和龍德施泰特晉見希特勒，彙報了當前的戰局。希特勒對此大爲不滿，調整了德軍西線高層指揮人事，以克盧格元帥取代龍德施泰特任西線總司令，埃伯巴赫取代馮·施韋彭格指揮西線裝甲部隊，並將所部改稱第5坦克集團軍，以黨衛軍上將豪瑟接替剛剛病故的多爾曼上將任第7集團軍司令。
盟軍反攻
1944年7月1日，盟軍宣佈“霸王”登陸作戰中的海軍作戰即“海王”作戰勝利結束。隨即撤銷東、西特混艦隊的番號，所屬艦艇一部分被調往地中海和太平洋。盟軍又在諾曼地新設立兩個海軍基地司令部，一個在瑟堡，一個在朱諾海灘的人工港，具體負責指揮調度人員、物資的運輸和卸載。
到七月初，盟軍已上陸25個師，其中13個美國師，11個英國師，1個加拿大師，共100萬人，56.7萬噸物資，17.2萬部車輛。盟軍仍覺得登陸灘頭太狹窄，便繼續擴大登陸場。美軍爲保障日後能展開大規模的裝甲部隊，取得有利的進攻出發陣地，美軍第1集團軍在攻佔瑟堡後馬不停蹄立即揮師南下。
1944年7月3日，盟軍集中14個師的兵力，向登陸場正面德軍約7個師發動猛攻。因前進的道路上是大片沼澤和諾曼底地區特有的樹籬地形，易守難攻，加上天氣不佳空軍也無法出動，所以進展緩慢，在五天裏才前進6.4公里，而傷亡高達5000人。接下來足足經七天的浴血奮戰，又付出5000人的傷亡才推進4.8公里。傷亡如此之大，主要是前進的道路兩側都是沼澤，只能展開1個師的兵力，在遍佈地雷、障礙物的道路上粉碎德軍的頑抗步步推進。
美軍登陸
1944年7月6日，直屬盟軍最高司令部指揮的具有極強機動力和突擊力的美軍第3集團軍，在驍勇善戰的巴頓率領下，踏上歐洲大陸。
1944年7月9日，德軍黨衛軍裝甲教導師被調到維爾河地區，抗擊美軍的攻勢，儘管該師全力奮戰，仍阻止不了美軍的推進。
1944年7月11日，西線美軍向諾曼底地區重要的交通樞紐聖洛發動鉗形攻擊，但德軍依託預先構築的工事拼死抵抗，美軍的攻擊未能如願。於是美軍停止攻擊，整頓部隊，補充彈藥，準備第二輪進攻。而德軍人員、裝備、彈藥所剩無幾，又得不到補充，已是山窮水盡。在美軍隨後發起的第二輪進攻中終於不支，聖洛於1944年7月18日被美軍攻佔。在聖洛戰鬥中德軍在諾曼底地區重要的前線指揮第84軍軍長馬克斯中將陣亡。美軍爲奪取聖洛也付出了近4萬人傷亡的高昂代價。隨着聖洛的失守，德軍在諾曼底地區防線被盟軍分割爲兩段，局面更爲被動不利。
與此同時，東線的英軍對卡昂發動第二輪攻勢。1944年7月7日，盟軍出動460架次重轟炸機，對德軍陣地進行密集轟炸，在四十分鐘裏投彈達2500噸。1944年7月8日，英軍2個師和加軍1個師在海軍艦炮火力支援下，向卡昂實施向心突擊。不料空軍的猛烈轟炸雖給德軍造成了慘重傷亡，卻也造成了遍地瓦礫廢墟，其損壞程度甚至嚴重影響了己方地面部隊的推進，因此英軍於1944年7月10日才佔領卡昂。
全面登陸
在隨後的一週裏，盟軍一邊補充兵力物資，一邊不斷向正面德軍施加壓力，使其無法重新調整部署。1944年7月18日，爲進一步將登陸場擴大到奧恩河至迪沃河之間，英軍繼續由卡昂向東南推進，爲配合英軍的進攻，盟國空軍實施了更猛烈的航空火力準備，共出動1700架次重轟炸機和400架次中轟炸機，投彈達1.2萬噸，並吸取對卡昂轟炸的教訓，炸彈都改用瞬發引信，以減少對道路的破壞。德軍也改變戰術，採取縱深梯次防禦，大量使用88mm高射炮平射坦克，並在有利地形不斷組織反衝擊，使英軍傷亡很大，坦克損失達150輛，進攻被迫停止。儘管英軍的進攻沒有取得進展，但在整個戰場上，盟軍已到達岡城——考蒙——聖洛——萊索一線，形成正面寬150公里，縱深15—35公里的登陸場，建立並鞏固了戰略性質的橋頭堡，完成了大規模地面總攻的準備，奪得了供大規模裝甲部隊展開的進攻出發陣地，爲收復西歐奠定了堅實的基礎。至此，諾曼底登陸戰役勝利結束。
此役，盟軍共傷亡12.2萬人，其中美軍7.3萬人。海軍損失1艘戰列艦，3艘巡洋艦，8艘驅逐艦，3艘護衛艦和48艘其他艦船。德軍傷亡7.3萬人，被俘4.1萬人，共損失11.4萬人。
