其实，希特勒刚开始并不想打英国。1940年5—7月，他始终没有敦促德军总参谋部制订进攻英国的作战计划，而是致力于诱降英国。他在六七月份多次通过广播和报纸，一再提出“和平建议”，并通过梵蒂冈教皇和瑞典国王与英国接触，向英国提出瓜分法国、荷兰殖民地的优越条件，试探媾和的可能性，还派出密使与在西班牙的英国前国王温莎公爵接洽，准备扶持这位不爱江山爱美人的前国王重登王位，建立一个亲德政府，迅速达成停战协议，以便集中全力准备对苏联作战。
不过，丘吉尔是铁了心要跟德国干。希特勒因此制订了登陆英国作战的“海狮计划”，但他内心并不认为有在英国登陆的必要。希特勒分析说：“如果我们击溃英国，整个大英帝国就将崩溃，但德国不会从中得到任何好处。为了击溃英国，德国人要付出血的代价，但坐收渔利的将是日、美等国。”德国军界上层也对入侵英国心存疑虑。龙德施泰特元帅就认为，这个计划“无非是在政治上虚张声势”。所以，德国要想使英国屈服，就得依靠空军。
英国要想保住领空，也得靠空军，这是一场飞机的较量。为了加速飞机生产，丘吉尔任命密友弗布鲁克勋爵担任飞机生产部长。他在给丘吉尔的报告中说：“我想提醒你，你的政府开始工作时英国只有45架飞机。”这反映了英国政府在战前实行防卫政策所带来的严重后果，丘吉尔正是这一政策的主要批评者。然而，当丘吉尔的儿子伦道夫对父亲说，应该惩罚那些前政府领导人时，丘吉尔回答：“除了敌人，我们目前不想惩罚任何人。”
即便丘吉尔想惩罚那些人，他也没时间，因为不列颠空战已开始。1940年8月13—23日，是不列颠空战的第一阶段。
德军在这一阶段主要想消灭英国空军主力，由于德军飞机航程有限，所以攻击主要集中在英国南部，德军企图尽可能在南部战斗中消耗英军力量，为以后攻击中部地区创造条件。德军除以战斗机掩护轰炸机突击英军机场外，还以战斗机组成游猎群，专门寻找英军战斗机空战。空战自8月13日开始，这一天，德军投入战机1485架次，白天突击英国南部的七个机场，晚间则攻击英军飞机制造厂。英国空军出动战机727架次迎战，波特兰和南安普敦的空战尤为激烈。德军有47架飞机被击落，80余架被击伤，英军仅损失12架“飓风”和1架“喷火”战机，机场遭受的损失微不足道。
双方战至8月15日，因天气恶劣，戈林召集各航空队司令举行军事会议。不料天色突然放晴，留守空军指挥部的最高级别军官——第2航空队参谋长保罗·戴希曼上校，果断下令出击。谁能想到，这天竟然成了不列颠战役中德军出击规模最大的一天！
第2、3航空队几乎倾巢出动，第5航空队也首次派出飞机参战，这样德军从南、北两个方向同时展开攻击。北面的第5航空队以为英军在东北地区防御比较空虚，加上受航程限制，只派出了34架梅塞施米特-110战斗机掩护63架亨克尔-111和50架容克-88，不料遭到了英军第13大队7个中队共计84架战斗机的迎头痛击。德军战斗机空中指挥第76战斗机团第1大队大队长雷斯特曼上尉还来不及调整飞行状态，就被击落。这支在德国空军中享有盛名的精锐部队，由于梅塞施米特-110战斗机既笨重，数量又少，在英国空军的打击下损失惨重，战损率超过20%，从此第5航空队再未参加不列颠之战。
在英格兰南部的激战中，德军投入了975架战斗机和622架轰炸机，发动了四个波次的空袭，猛烈轰炸了英军5个机场和4个飞机制造厂。英军先后投入22个战斗机中队，全力抗击。战斗一直持续到天黑，全天德军出动战机约2000架次，被击落75架，英军出动战机974架次，空战中损失34架，还有21架轰炸机在地面被击毁，马特尔夏姆和林尼机场遭到较大破坏。这天是不列颠之战开始以来最激烈的一天，被称为“黑色的星期四”，照双方的损失比例，德军仅凭借数量优势，是难以消灭英国空军的。
8月19日以后，由于天气原因，空战暂停了5天。不列颠之战第一阶段结束，德军367架战机被击落，使英军12个机场和7个飞机制造厂遭到破坏，6个雷达站一度失去作用，1个指挥中心被炸，1座弹药库和10座储油库被毁。但德军选择目标不集中，分散了兵力，降低了突击效果，再加上英军顽强抗击，没能达到预期目的。英军在这一阶段损失战机183架。
自8月24日至9月6日，为不列颠空战的第二阶段。在这一阶段，戈林命令对英军第11大队的主要基地和英国南部的飞机制造厂进行大规模空袭。在这两周时间里，德军每天出动飞机都在1000架次以上，其中8月30日和8月31日两天，更是达到了日均1600架次！轰炸一波接着一波，一浪高过一浪，空战连着空战。在这决定性的阶段，英军飞行员由于一个多月以来一直处于高度紧张状态，有时一天就要出动几次，非常疲惫。
自空战开始以来，英军有103名飞行员阵亡、128名重伤，伤亡总数占全部飞行员的四分之一！英国空军开始出现人员紧缺的情况，尤其是富有经验的飞行骨干大量伤亡，连一些年仅20岁的青年都已算是老手。在这样严峻的局面下，战斗机司令部司令道丁依旧没有动用保留在北部纵深地区的280架飞机，他的这种战略受到了前线艰苦奋战的将士的谴责和后方待命的将士的抱怨。
尽管如此，英军依然在顽强苦战，有些飞行员一天出动几次，但依然保持着高昂的士气。9月6日，英军的出动架次竟然超过了德军！地勤人员夜以继日地维护保养、抢修受伤的飞机，体力、精力都达到了极限，很多人在工作中晕倒。在这两周中，英军有295架飞机被击落、171架被重创，而同一时间生产出的新飞机加上修复的飞机，总数只有269架，英国空军元气大伤！更严重的是，英国南部最重要的5个机场遭到严重破坏。英国空军的指挥中枢地下扇形指挥中心与飞行员之间的通话，竟被德军通过无线电监听截获。
于是，德军便全力攻击这种指挥中心，南部地区和伦敦附近的7个指挥中心有6个被摧毁，英国空军的指挥和通信系统到了崩溃的边缘。照这样发展下去，英国空军很快就会失去抵抗力量！而德军在数量上的优势开始逐步发挥出来，在这两周里，德军损失了214架战斗机和138架轰炸机，但还有足够的力量继续发动攻势。就在英国空军遭到无法长期承受的巨大损失、即将到达崩溃边缘的时候，德军突然改变了战术，不再攻击英军的机场和指挥中心，转而对伦敦实施大规模空袭。
这一改变，完全是因为一个偶然事件。8月24日，12架迷航的德军轰炸机飞临伦敦，把炸弹投到了市中心。8月25日，根据丘吉尔的指示，英国空军出动81架轰炸机空袭柏林。尽管空袭造成的物质损失微乎其微，但在心理上极大地震撼了德国！8月28日夜和8月31日夜，英军又两次空袭柏林，柏林市民也真切地体会到战争的滋味。
希特勒被激怒了，叫嚣着要彻底毁灭伦敦！9月3日，戈林召开参谋长会议，决定从9月7日起，攻击重点转为伦敦。
从9月7日起，一连7天，德军对伦敦不分昼夜地实施了大规模空袭，使伦敦蒙受了巨大的人员、财产损失，但英国空军得到了宝贵的喘息之机，迅速恢复了战斗力。此外，英国空军指挥序列也有了变动。道丁和第11大队大队长派克主张以中队为单位的小编队逐次投入战斗，而第12大队大队长马洛里则主张以3至7个中队组成大编队迎战。在实战中，小编队作战使英国空军损失较大。经过一段时间的检验，英国空军肯定了大编队作战。空军副参谋长斯坦莫尔上将接替道丁，第12大队大队长马洛里接替派克，分别担任战斗机司令部司令和第11大队大队长。
9月15日，经过8天的调整和补充，英国空军先后出动了19个中队的300余架战斗机，迎战前往伦敦的德军200架轰炸机和600架战斗机组成的大机群，激烈的空战持续了整整一天。在英军英勇的抗击下，很多德机漫无目的地投下炸弹，匆匆返航。全天有56架德机被击落，其中轰炸机34架，另有12架在返航和着陆途中伤重坠毁，还有80架飞机是带着满身弹痕着陆的。英军在空战中损失了20架“飓风”和6架“喷火”战机，还有7架战机因伤重报废。
这一天，是不列颠空战的转折点。德国空军终于意识到，他们没有掌握英国南部的制空权，并不能在白天进行为所欲为的空袭，英国空军没有被消灭，而且还很强大！丘吉尔亲临第11大队的指挥中心督战，他将这天称为世界空战史上前所未有的最为激烈的一天！战后，英国将9月15日定为不列颠空战日。
经过第一、二阶段的激战，不列颠空战进入最后阶段，德军空袭的目的不再是消灭英国空军，而是对英国工业城市进行空袭，以削弱英国的军事力量，并制造欲进攻英国的假象。这样一方面可以牵制英国大量的海、陆、空军于本土，另一方面掩护为进攻苏联而进行的准备。
这一阶段最典型的战斗，就是发生于11月14日夜间，代号为“月光奏鸣曲”的行动，德军空袭的目标为英国航空工业基地考文垂。尤其悲壮的是，英军通过破译德军的最高机密——埃尼格玛密码机，事先已掌握了德军的空袭计划。为了不让德军察觉到这一“超级秘密”，英国战时内阁决定一切照常，既不增加考文垂的防空力量，也不提前发出警报疏散平民！当晚，德军共出动449架轰炸机，由于使用了代号为“X-蜡膏”的无线电导航技术，轰炸非常准确，有394吨爆破弹和56吨燃烧弹落在考文垂市中心。德军还投下了127枚延时炸弹，以破坏英国人的救援行动。考文垂有5万多幢建筑被炸毁，死亡554人，重伤864人，12家生产飞机零部件的工厂遭到严重破坏，致使英国飞机减产20%，考文垂市区的水、电供应中断了35天才恢复。时至今日，在英国民谚中还有\"send somebody to coventry（考文垂）\"一语，意思是“别告诉他，让他去倒霉”。后来等英国人缓过劲儿来，为报考文垂这一箭之仇，联合美国轰炸摧毁了德国的德累斯顿。战后，两国相逢一笑泯恩仇，考文垂和德累斯顿结成了友好城市。
单从军事角度看，此次空袭非常成功，具备了战略轰炸的典型特征，被很多军事家誉为战略轰炸的“雏形”。但这已是强弩之末，由于德军无法完成夺取制空权的计划，登陆英国、迫使英国投降或合作的意图无法实现。德国空军损失了超过2000名空勤人员和将近2000架飞机，虽然不至于影响整体实力，但对于资源有限的德国来说，这些损失在对苏联开战之前都无法完全恢复。
同时，在心理上，英国暂时挡住了德国进攻的锐气，也打破了德国空军在开战初期全胜的战绩，使英国士气得以在欧洲大陆接连挫败之后有了稍微恢复的机会。不列颠空战，实际上是二战中德国第一个没能达成战略目标的战役。英国皇家空军的英勇战斗，保住了欧洲最后的自由的种子。丘吉尔首相在战后深情地说：“历史上从来没有这么少的人，为这么多的人，做出这么大的贡献！”