在伞兵们出击后不到几个小时，有史以来最为庞大的登陆舰队缓缓驶出了南安普顿港口：一共有将近5000艘登陆舰，护卫它们的是6艘战列舰、4艘战列巡洋舰、23艘巡洋舰、104艘驱逐舰和152艘护卫舰，还有277艘鱼雷艇在频繁忙碌地清理水道。在5000艘登陆舰中，主力是能够搭载36名士兵、排水量12吨的LCVP登陆艇，满载排水量283吨，能够搭载5辆中型坦克的LCM坦克登陆艇，以及能够容纳200名士兵与75吨作战物资的大型LCI登陆艇，部分LCI还搭载了多达24具MK7火箭发射器，为登陆部队提供密集火力掩护。
当日风高浪急，海浪平均高度5英尺，大部分美国士兵很快就后悔他们过度享用了最后一顿丰盛的早餐，包括牛排、水果派、熏肉、炒蛋，还有人喝下了英国提供的朗姆酒。“四下看去，天空和海水以及登陆艇船身都是一片白蜡色”，所有人只能看到前面同袍的钢盔和登陆艇高高的登陆跳板。在剧烈颠簸导致的晕眩之中，呕吐现象开始在士兵中间传染蔓延，每人配发的呕吐袋很快就装满破掉了，一些士兵开始解下头上的M1型钢盔充当临时容器，再把它们放到船舷之外，让海浪冲刷干净。
在奥马哈海滩，滨海地区73号据点，德军716步兵师的一名下士在灰蒙蒙的黎明中被盟军登陆舰队的规模吓呆了：“像一座巨大的海上城镇，从海岸线一直延伸到我们目力所及的地方。”由于下海距离过远，风浪汹涌，第741坦克营的32辆谢尔曼DD两栖坦克有27辆进水沉没，稍后，运载了步1师111野战炮兵营的13辆DUKW“鸭子”两栖登陆装甲车中的11辆也消失在海水中。324架B24解放者式轰炸机进行了最后一次空中打击，但没有一枚炸弹落到德军设置的障碍工事、雷区或者防御阵地里，一名军官气恼地大喊：“他们（航空队）还不如待在家里的床上呢！”大约6点30分，第一波登陆艇开始抢滩，在沉默了片刻后，德国守军被称为“希特勒锯子”的7.92毫米MG42通用机枪开始疯狂扫射，子弹射入潮湿的沙滩与海面时发出了嘶嘶声，如同有人在你耳边不断地用牙齿缝隙吸气，如果子弹打在海滩上的钢制障碍物上，则会发出鲜亮的“叮叮”声，一些经验缺乏的登陆艇船员把船停到了距离海滩尚有一段距离的沙洲之上，士兵们在跋涉了几步之后又一头沉入没顶的海水中，一部分人慌忙地扔掉了沉重的装备才得以逃生。
奥马哈海滩如同新月一样弯曲的地形，使得冲上滩头的登陆艇、美军士兵和车辆立刻陷入德军的交叉火力之中，尽管这里碉堡装备的火炮五花八门，从少数杀伤力巨大的德国88毫米Flak36高平两用炮，到缴获自捷克与法国的陈旧制式40毫米火炮，但依旧给美军带来了重大杀伤。第29步兵师一名二等兵多姆·巴特在信中说，自己的连队在登陆后的几个小时内，就从160人迅速减员为25人，奄奄一息的伤员们被逐渐涨潮的海水吞没，潮汐都被鲜血染成了红色，跟随部队一起登陆的《生活》杂志记者弗兰克·坎帕说，这些尸体面色苍白，摆出各种匪夷所思的姿势，“就像杜莎夫人蜡像馆里的陈列品”。“大红一师”的助理外科医生霍尔上尉观察到，士兵们被突如其来的恐惧吞噬，一些人扔掉了自己的装备，捂着伤口或者拎着自己的残肢，漫无目的地在海滩上游荡，一名负责指挥坦克的中士躲进了一个炮弹坑，说什么也拒绝出来。8点左右，靠近海滩的第91号LCI大型登陆艇被一颗炮弹直接命中，它运载的20毫米高射炮炮弹和火焰喷射器燃料引发了大爆炸，许多船员和士兵浑身带火，尖叫着从船舷上一头扎入海水中。
面对一片混乱，第16步兵团团长乔治·泰勒中校喊出了那句被载入历史的名言：“这片海滩上只有死人和即将要死的人，现在让我们离开这个鬼地方吧！”过后不久，盟军在奥马哈海滩上的首次突破宣告成功，第16步兵团第二营在圣洛朗和科勒维尔之间成功地从滩头阵地突破了德军的防线，凌晨7点35分，德军第352步兵师向84军军长埃里希·马克斯将军汇报：“科勒维尔东北，100人至200人的敌军已经渗透入我们的防线。”到了中午大约12点30分，美军大约有1.8万人登陆了奥马哈海滩，由于德军火力被抵近射击的8艘美国与英国驱逐舰所彻底压制，配备了推土铲的M4A1谢尔曼坦克和卡特皮勒D4推土机将被炸毁的车辆和登陆艇推到了一边，腾空了的登陆艇开始将伤员们送回军舰上的野战医院救治，医护兵忙个不停，为伤员更换血浆袋，患有战斗应激症的士兵开始接受巴比妥酸盐静脉注射，在“贝菲尔德号”巡洋舰上，厨房都被腾空出来当作临时手术室，美军在奥马哈海滩的第一天承受了1465人的死亡数字，还有将近2700人受伤。
清晨，包括古城卡昂在内的许多法国市民都被炮击和飞机掠过的噪音惊醒，尽管德国守军的播音卡车和高音喇叭依旧在警告市民，但乐观情绪迅速蔓延了开来，兴奋的法国家庭妇女在面包房门口交头接耳，一些孩子兴奋地骑着自行车从北边的海滩返回，一路大声喊着“盟军登陆了，德国佬完蛋了”。与此同时，身为B集团军群总司令的隆美尔元帅在乌尔姆附近赫尔林根的家庭被自己的参谋长斯派达尔的电话叫了起来，西线德军总司令部已经向B集团军群发出指示，敌人的攻势规模很大，不应再被视为局部意义上的小规模行动。7点刚过，在拉罗日古堡和巴黎市郊的圣日耳曼，B集团军群和西线德军总司令部里一片繁忙，电报机和电话铃声不断，龙德施泰特元帅的参谋长京特·布卢门特里特将军早晨6点给位于伯格霍夫的德军最高统帅部参谋部打电话，要求允许使用元首本人直接控制的装甲师进行反击，然而却被严词拒绝，一些历史档案资料说，希特勒本人在贝希特斯加登附近伯格霍夫的“鹰巢”中直到上午10点才起床，由此使得德军坐失良机，因为在此之前无人胆敢叫醒他通知诺曼底发生的一切。但他的私人副官、党卫队上尉奥托·京舍在回忆录中则对此表示反对，他声称早晨8点，元首就走进了官邸的大厅，对武装部队最高统帅部参谋长凯特尔陆军元帅和作战处长约德尔上将说：“先生们，敌人已经登陆，我一直说他们会在这个地方采取行动。”