西线的平静终于被打破，1940年5月10日拂晓，德国空军对荷兰、比利时、卢森堡三个中立国发动进攻，法国的机场、交通枢纽、军事设施、行政中心和工业目标也遭到了猛烈轰炸。武装到牙齿的德国军队跨过边境，双方等了252天，西线战役终于爆发。
这场战役，德国累计参战兵力141个师，包括10个装甲师、4个摩托化师、2445辆坦克、3700架飞机，另外还有600架运输机，75毫米以上口径火炮7378门。英、法、荷、比盟军147个师，兵力比德国多；3100辆坦克，也比德国多；3800架飞机，这还不包括英伦三岛1000多架可提供支持的战斗机；75毫米口径以上火炮14500门，几乎是德国的两倍。实际上，在西线战役中，英、法、荷、比盟军的力量是强过德国的，除了飞机占的优势不大，坦克、火炮都占有明显优势。但德军的备战非常充分，完成了各项作战准备，而且在荷兰和比利时实施了空降作战和其他奇袭手段。五个集团军从北海到莫泽尔河一线发起了进攻，没有正式宣战，德军就侵入了比利时、荷兰和卢森堡。卢森堡全国只有12名骑兵、400名步兵，德国一进攻，它就投降了，两次世界大战都是这样。卢森堡是唯一经历了两次世界大战，保持零死亡的国度，很有意思。
德国的装甲部队跟空军密切协同，本来应该是大炮完成的工作，都由轰炸机来完成。德国空军在战役最初几天就建立了空中优势，夺取了制空权；地面部队，特别是A集团军群作战地段内的部队，机动性更强。德国最先发动进攻的是第18集团军，目标是尽快占领荷兰。
英法联军认为，荷兰的一线部队起码能顶上三四天，因为这个国家河道纵横，机械化部队推进不是很方便，但联军没想过——河道上的桥梁一半已被德军占领，天堑变通途是非常容易的。德国不但出动地面装甲师，空中也派出空降师，以占领荷兰的大桥，比如第7伞兵师便是第一批踏上荷兰土地的德国兵。在几座大桥的桥头，猝不及防的荷兰人都没来得及炸桥，甚至有些碉堡内的守军都没来得及做出反应，德国伞兵就以教科书式的近乎完美的战术动作，夺取了至关重要的桥梁和碉堡。
荷兰人跟挪威人一样，被打蒙了。他们没想到敌人会从天而降，鹿特丹地区的荷兰守军甚至把驱逐舰开过来抵抗德国伞兵，结果被德国飞机炸掉了。就这样，德军占领了马斯河的莫尔迪克大桥、伐尔河的多德雷贺根大桥，以及鹿特丹市的威廉大桥。
德国伞兵部队除了夺取桥梁之外，还企图拿下海牙和周围的机场，但这个行动遭到了失败，因为机场抵抗得非常强烈，连德国第22空降师师部的飞机都被击落。荷兰人调来了飞机、坦克、大炮围攻这些只有轻武器的德国伞兵，1500多名德国伞兵被逼无奈，只好投降。投降的德国兵被送到了英国，他们在英国一直待到战争结束。这帮人命不错，从1940年就被俘，在战俘营里待了五年，总算活了下来。
虽然德国伞兵付出了很大代价，但毕竟为他们的主力——装甲部队的会师提供了时间。5月10日战争爆发，5月12日下午，德国第9装甲师侦察营在莫尔迪克大桥跟德国空降兵取得了联系，当晚，第9装甲师和第7伞兵师的主力就会合了。荷兰女王和政府只好匆忙转移，当时法国援军未到，荷兰军队总司令温克尔曼将军对形势又做出了非常糟糕的判断，他觉得荷兰已被盟友抛弃。所以，在荷兰女王和内阁大臣坐上驱逐舰逃往英国之后，温克尔曼就丧失了抵抗意志，下令荷兰军队跟德国人谈判。
双方正在谈判时，鹿特丹遭到了一场大轰炸，也有人说这是误炸。不管怎样，2.5万多栋房屋被毁，上千人死亡。大轰炸吓坏了这个西欧小国。自16世纪荷兰从西班牙手里独立出来之后，还没经历过这么惨烈的战争。整个荷兰的抵抗意志崩溃，立刻投降。
荷兰仅仅抵抗了五天便投降，在这场战争中，荷兰士兵阵亡2100名，受伤2700人。在紧接着比利时、法国盟军与德军的战斗中，成千上万的城市居民，由于害怕遭受鹿特丹般的命运而跑到路上，准备逃亡，逃亡又不知道去哪儿，没有目的，像没头苍蝇似的乱窜，结果严重阻碍了盟军的前进。
好在比利时境内道路平坦，否则更不堪设想。跟法国人一样，比利时人也修筑了一系列坚固的要塞来防守，最坚固的就是位于阿尔伯特运河和马斯河交界的艾本埃马尔要塞。这里有非常坚固的堡垒，配有两门120毫米口径火炮和多门75毫米口径火炮，这些火炮都藏在堡垒深处，可以随时伸出来向外射击。这个堡垒的坚固程度，即使被500公斤的航弹直接命中，里面的人也没感觉。而那时航弹一般都是50公斤的，不像今天的飞机能带那么大的航弹。所以，他们可以在地面挡住任何进攻。没想到，5月10日凌晨4时半，42架德国运输机搭载空降兵，向艾本埃马尔要塞发动了进攻，9架滑翔机组成的小分队直扑要塞顶部。顶部是防御最薄弱的地方，所有枪炮都对着平原。
德军从天而降，仅有80人的小分队向巨大的要塞发起了进攻，进攻要塞的战术，德国人已经一遍又一遍地演练过，这次打要塞一切都跟演习时一模一样。他们把炸药塞进防守要塞的射击口和其他能够发现的所有要塞出口，射击口被封锁，里面的机枪手被炸死，大炮也全完蛋。一小时之后，这座巨大的要塞就变成了一个瞎眼巨人，根本无法阻挡敌人的进攻。
实际上，比利时军队在要塞顶部布置了一些防空机枪，但德国滑翔机下落时悄然无声，等守军看清对手的时候已变得惊慌失措，根本来不及抵抗。即便德国的伞兵指挥官掉队了，从滑翔机里冲出来的德国空降兵也在第一时间解决了比利时守军薄弱的防空火力。德军用25公斤、50公斤的空心装药炸弹，挨个儿摧毁要塞顶部的堡垒和炮塔，遇到观察口和机枪射口，就扔进去1公斤重的炸药包，要塞顶部的碉堡和一些次要目标相继被破坏。德国伞兵以比利时的要塞碉堡作为临时指挥部，抵抗比利时人的进攻。德国的轰炸机提供了火力支援，并且飞机空投弹药箱。这样，几十名德国伞兵便压制住了要塞内的一千多名比利时守军。
要塞内的守军不敢出来，因为他们不知道外面究竟有多少德国人，德国人用炸药把各个碉堡出口都封死，守军就要在里面活活被困死。德军以比利时的碉堡为防御工事，挡住了比利时的援军，直到德国装甲兵跟伞兵会师。最后德军以6人阵亡、18人负伤的代价，摧毁了被认为坚不可摧的艾本埃马尔要塞，1200名比利时守军在几十名德国伞兵面前放下了武器。德国伞兵还占领了阿尔波特运河上的几座桥梁，比利时抵抗了18天之后宣布投降。
在入侵比利时的同时，德国军队也向法国发动了猛烈进攻。按照曼施坦因计划，德军穿过阿登山区发动进攻。5月12日，7个装甲师到达了马斯河附近的色当。马斯河的这一段，水流湍急，河道狭窄，特别是在法、比边界法国一侧，河岸陡峭，是一条理想的军事防线。法国军队在河岸上修了大量防空堡，有上百座炮台。为了这次行动，德国人进行了几个月的严格训练，他们非常清楚法国炮台的位置和每座炮台的大炮口径。因此，法国这些防御工事看似难以攻克，实则不然。
德国仍然是借助空军，使用斯图卡轰炸机轮番对法国这些堡垒进行轰炸。堡垒能打击对岸的敌人，但对空的火力很有限。防守马斯河的法国军队不久便停止了抵抗，德国军队通过战艇和架起的浮桥渡过了马斯河。当第19装甲军军长古德里安渡过马斯河之后，他发现士兵们完全处于一种轻松的状态中。他遇到手下的一个军官，那个军官跟他打招呼，还说禁止士兵们在马斯河上如此愉快地渡船。
由此可见，这个战役在德国人看来非常轻松。一开始，古德里安还有点紧张，觉得这些年轻的指挥官太过于乐观，但此后事态的发展，使古德里安意识到，年轻军官们对形势的判断是正确的。德国坦克隆隆地驶过桥面，很快就切断了此处法国守军的退路。法军的反击虽然十分猛烈，但为时已晚，而且他们配合得也非常差。虽然河边的高地几次易手，但一开始德国军队就掌控了整个战局。法国动用了大批装甲部队以阻止德军扩大桥头堡，但法国坦克速度慢，燃料供应线太短，而且法军坦克缺少无线电通信设备，所以短短几个小时，德国坦克就击毁了50多辆法国坦克。这时候，盟国空军赶来轰炸德军，但德军的防空炮火非常厉害，盟军的大量战斗机被击落。德军一渡过马斯河，装甲部队就在法国后方呈扇形展开，向西推进。
此时，隶属于古德里安的第7装甲师师长隆美尔将军，还没有施展拳脚的机会，他还只是个师长。他描绘了当时法军的崩溃，说在战壕里，在篱笆里，在公路旁的涵洞里，万分恐惧的法国人和法国军队乱作一团，到处都是这样的景象，军人和平民都在逃命，到处都是丢弃的枪支、坦克、军用卡车，以及因无法挣脱缰绳而纠缠在一起的战马。
当时，率领法国第4装甲师的戴高乐曾试图进攻古德里安过长的战线，但他看到了军事生涯中从来没见过的景象。法国军队向南溃败，丢盔弃甲，被德国装甲部队追击，德国人还从坦克里探出头来冲法国人大喊：“放下武器，滚一边去，我们没工夫俘虏你们。”当然，后来美国人对意大利人也是这样。所以，戴高乐两次试图对古德里安进行攻击，但都没成功。对此，古德里安回忆说：“有两辆法国坦克，成功地攻击到了距我司令部只有一英里远的地方。”古德里安的司令部只有20毫米的反坦克炮，他只能用这种炮来反击，为此他度过了很紧张的几个小时。到5月16日，法军防线被撕开了一个60英里宽的口子，通过这个口子，德军的装甲部队、摩托化部队蜂拥而入。
法国崩溃时，万分恐惧的军人和平民都在拼命逃。
胜利来得这么快，德国人自己都不敢相信。德军后方司令部地图上呈现的是一条长而脆弱的深入法国内部的战线，后方陆军总部的参谋们就如同前线指挥官一样，理解不了法国军队为什么溃败得这么快。德国后方司令部的将军们，甚至担心他们的坦克进展太快，会被法国人包围。所以，在突破法军防线的最初几天，古德里安发现，自己部队的前进势头被谨慎小心的上司阻止住了，上司想留出充足的时间让步兵赶上坦克。对此，古德里安说，这不是一战，用不着这样，他命令坦克部队全速前进，能到哪儿就尽量赶到哪儿。在这种情况下，坦克部队奋勇前进，所有德国军人都意识到这是千载难逢的好机会，所有坦克都向法军发动了进攻！
这样一来，成千上万的法国难民被法国政府和军队抛弃在身后的道路上。这时候，他们已没能力再保护人民。到了5月20日，也就是双方开战的第10天，古德里安的先头部队就到达了亚眠和阿布维尔，10天的行军路程比一战时一支部队4年走的路程都要长。希特勒听到这个消息后非常得意，他的冒险计划创造了决定性的事件，改变了战争和帝国的发展趋势。这样，德国就摧毁了盟国意欲扭转战争形势的所有企图，并围困和歼灭了近一半盟国部队。
德国装甲部队急速冲向海边，冲到海边之后，比利时军队、英国远征军及法国最好的陆军100万人，被围困在了法国北部，跟法国本土割裂开来。本来，英、法、比应该是联合作战，德国人冲进来，拦腰一刀，把盟军的阵线给分割开来。
丘吉尔首相在5月15日早上7时半接到了法国总理雷诺的电报，雷诺说：“昨晚我们作战失败。通往巴黎的路已被打开。”听到这一消息，丘吉尔感到很震惊，这才刚开战5天啊。他赶紧飞到巴黎，发现情况远比他想象的糟糕得多。在政府办公室外，所有的文件都被烧掉，燃烧着的办公文件到处飞扬。这些文件的复印件被送上了开往法国南部的火车，结果德国人将这列火车截获了。丘吉尔赶紧和雷诺、达拉第（此时担任法国外长）、法国陆军总司令甘末林将军商谈。丘吉尔问甘末林：“你们的预备队呢？”参战部队已被分割包围，总有预备队吧？甘末林将军耸了耸肩说：“没有。”其实即便有，零零散散的也根本形不成反击力量。
甘末林将军已68岁高龄，一战时是一个参谋，制订过力挽狂澜的战斗计划。但毕竟20多年过去了，他已昏庸懒散，自德军发动进攻起整整9天，他反应缓慢。其下属乔治将军配合指挥作战，但乔治将军身体虚弱，同时甘末林也不赏识这位部下。所以，法国战场的指挥陷入了混乱。雷诺厌倦了这位谦恭但一无是处的总司令，换下了甘末林，由一战英雄魏刚接替他的位置。73岁的魏刚换下了68岁的甘末林。
虽然魏刚已73岁，但仍然头脑清晰，步伐矫健。他一到任就放弃了甘末林的计划，提出了自己的计划，但他的计划跟甘末林的没什么区别。他要求被阻隔在北部的盟国部队突破德军防线，南北夹击——在德军中间插一杠子，便于盟军南北夹击，希望各方积极配合。这个计划完全是一纸空文，没有付诸实施的可能。盟军士兵这时已被德国人打得晕头转向，一名法军中的英国联络官，描述了跟法国比约特将军的一次会议，这位将军统率法国北部的所有法、英、比军队。当时德军向海边迅速推进，对北部盟军造成很大威胁。英国联络官描述，比约特摊开地图，用红圈圈出德国装甲师的位置，一直数了八个，他说我现在是又累又乏，根本无力抵抗他们。后来，比约特将军在车祸中丧生，新的指挥官布朗夏尔上任，临阵换将，使本来就已混乱的局势更加混乱。
所以，法国和英国虽然采取联合行动，进攻隆美尔的第7装甲师，英国远征军投入74辆坦克，法军投入60辆坦克，但由于英法联军之间联络不通畅，这次行动并没有取得多大战果。隆美尔用火炮和反坦克炮，击毁了40辆盟国坦克，而德国损失了不到12辆坦克。这次反击的失败，使得盟国所有解围的努力都被粉碎。
仅仅十多天，德国装甲部队就横贯法国大陆，直插英吉利海峡岸边。北部的盟军事实上已经被包围在法国北部的佛兰德地区。5月27日，比利时军队投降，约40万英法联军开始全部集中向敦刻尔克撤退。