德军为最大限度地达成进攻的突然性，在卢、法、比交界的阿登山区当面集结了3个装甲军(辖7个装甲师)和1个摩托军(辖3个摩托化师)。前卫是古德里安率领的第19装甲军(辖第1、第2、第10装甲师)，其任务是在进攻的当天中午，穿过卢森堡前出至比利时边境，直扑法国的色当。在第19装甲军的北面，是赖因哈特率领的第41装甲军(辖第6、第8装甲师)，因古德里安的装甲军占去了阿登山区的几条主要通道，所以该军的出发时间迟一些，但也很快穿过这一地区，直扑色当以西的梅济耶尔地区。在第41装甲军的北面，是施密特率领的第39装甲军，该军以隆美尔将军的第7装甲师为先导、以第5装甲师殿后，待突破比利时边防线后向迪南地区推进。继3个装甲军之后跟进的是3个摩托化师。德军日夜兼程，不间断地进攻，力求出奇制胜。
德军装甲部队的突然出现，使得法军在色当至那慕尔之间的马斯河防线，特别是法国第2集团军防守的色当地区面临严重威胁。5月12日下午，德军轻取色当城，并在色当西北24公里长的马斯河北岸集结。
克莱斯特将军主张5月13日下午4时强渡马斯河，他给古德里安的命令说：“西线战役的决定性攻击由克莱斯特将军的装甲集群执行，它的任务是在蒙特梅和色当之间的马斯河段进行强渡，大部分德国空军将进行8小时的不间断空袭，以摧毁法国在马斯河上的防御设施，然后，在下午4时，克莱斯特装甲集群将渡过马斯河并建立桥头阵地。”
德军装甲部队穿越阿登山区已对法国构成重大威胁，“色当突破”更是将法军置入了危险的境地，巴黎随时可能沦落敌手，在比利时作战的英法联军将随时面临被包围的严重威胁。为此，英法联军决心向德军实施反攻，封闭马斯河防线的缺口。5月14日，联军出动近200架飞机，企图炸毁德军在马斯河上敷设的舟桥，但收效不大，一次次轰炸行动被德军密集的高射炮火击退，联军85架飞机被击落。
德军装甲部队在突破色当、强渡马斯河后，5月15日，古德里安挥师西进。当晚8时，推进到色当以西约70公里的蒙科尔内，在法军第2集团军与第9集团军结合部，即从莫伯日到波尔西安堡之间，撕开了一条宽达70公里的突破口。16日晚，古德里安又指挥3个装甲师向英吉利海峡方向推进了80多公里，到达马尔勒附近，其中第1装甲师已推进到瓦兹河沿岸的里布蒙。古德里安的推进并不是一路顺风的，他除了遇到前几天法军的反突击外，5月17日又碰上戴高乐上校指挥的第4装甲师的阻击。
戴高乐15日受领的作战任务是：在拉昂地区单独作战，要争取时间让最高统帅部在埃纳河与文莱特河之间构筑一道防线，封堵住德军通向巴黎的道路。5月16日，戴高乐亲临前线侦察敌情，发现“大量德军从阿登地区倾泻出来，通过罗科罗亚和梅济耶尔，不是向南进而是向西进，去夺取圣康坦。”
5月17日，戴高乐指挥部队往北推进19公里，前出至塞尔河沿岸的蒙科尔内，在那里顽强抗击敌人，迫使德军装甲部队放慢推进速度。黄昏时分，当发现左右两侧都受到威胁时，第4装甲师被迫撤到拉昂以北的集结地域。19日，戴高乐继续挥师西北，向塞尔河畔的克雷西出击，目的是切断敌人进犯拉费尔的去路。在那里，该师同敌人展开激战，击毁德军许多坦克，而自己几乎未受损失。当天下午，乔治将军命令该师撤到埃纳河以南地区，阻止德军向南进犯兰斯。
但是，古德里安并没有因为法军在翼侧的局部抵抗和上级指挥部的禁令而放慢进攻速度，他充分利用“战斗侦察”这一具有弹性的命令，继续以每昼夜20～40公里的速度日夜兼程地向西推进。5月18日，古德里安和赖因哈特的2个装甲军渡过瓦兹河，分别占领圣康坦和勒卡托，然后兵分两路，一路向西，一路经康布雷、阿拉斯向北推进。
19日，向西推进的古德里安装甲军抵达佩罗湘。次日，包围亚眠并前出至阿布维尔。21日，古德里安挥师北上，攻占蒙特勒伊。在阿布维尔西北部，德军第2装甲师的1个营首先推进到海峡沿岸，从而彻底切断了北方的英、法、比联军同南边法军的联系。此后德军各装甲部队继续北进，23日先后攻占了沿海重镇布洛涅和加来，24日，古德里安和赖因哈特所属各装甲师进抵格拉沃利讷和圣奥梅尔之间的阿河一线，和其他友邻部队一起将联军围困在敦刻尔克地区。
德军装甲部队的高速度推进和大纵深穿插，令法国最高统帅部防不胜防。法国最高统帅部在做出判断和制定作战计划时，往往跟不上战局的发展变化。此外，部队中失败主义情绪弥漫，下级欺骗上级，军事指挥官瞒着政府官员甚至总理，结果造成被动挨打的局面。为改变这种混乱局面，雷诺总理决定改组内阁和更换法军总司令甘末林将军。
5月19日，刚从叙利亚被召回国的魏刚将军接任法军总参谋长和陆、海、空三军总司令。他对国内战局并不了解，需要重新了解情况，作出判断，然后才能定下决心。所以，他取消了5月19日早晨甘末林将军草签的最后一道命令，即“第12号秘密手令”。该命令旨在使比利时的英法联军向南突击，穿过兵力薄弱的德军装甲部队，与南边法军会师。与此同时，在索姆地区新建的部队向北推进，协助北线的联军向南突围，如果可能的话，就切断德军向英吉利海峡方向急驰的装甲纵队。
5月20日中午，德军第1装甲师占领索姆河下游的亚眠。晚上，第2装甲师前出至索姆河口阿布维尔。古德里安装甲军和赖因哈特装甲军的先头部队，推进速度很快，与后面装甲部队的距离差不多有160公里。而且，德军的步兵也没有及时跟上来，德军装甲部队的侧后完全暴露出来，形势非常有利于英法联军实施南北夹击。时机就在一天，甚至几小时之内。然而，魏刚此刻不在他的指挥所里。当晚，他才在前线第一次看到指挥作战的法国陆军参谋长杜芒克将军和东北战线陆军司令乔治将军。他们一起讨论挽救北线联军的措施和尔后的作战计划，制定了一个与甘末林的“第12号秘密手令”内容相同的“魏刚计划”。但魏刚对这项计划还有些犹豫不决，没有取胜的坚定信心，对扭转战局颇感无能为力。
5月21日晨，魏刚乘飞机去比利时，由于中途逗留和安全方面的考虑，直到下午3时才抵达伊普尔。鉴于英法联军在贝隆—阿布维尔—康布雷三角地带的兵力仍占优势，魏刚决定乘德军西进的装甲纵队翼侧暴露之机，以己之长，击敌之短，北线联军向南实施突围，以便同索姆河一带的法军会合。
5月22日，英法盟国首脑在万森召开盟国最高军事会议，批准了魏刚计划，但为时已晚。从5月19日到21日，魏刚了解情况，定下决心和组织反击，前后已经耽搁3天的宝贵时间，整个局势对联军非常不利。更为严重的是，比军不愿按魏刚计划的要求从埃斯科特撤到伊塞河，以保护联军向南反击。利奥波德国王担心，英军向南反击后会丢下比军，所以他只准备将比军撤至利斯运河支流，而不再向伊塞河撤退。这样，就在英比军接合部留出一段空间，无人设防，而德军正好在这里浩浩荡荡地冲了过去，北线英法联军的处境岌岌可危。
尽管如此，5月21日，联军在阿拉斯附近组织了一次有限的反击。2个英军师和1个装甲旅曾迫使德军向南收缩了几公里。当法军的2个师晚些时候向此地反击时，英军的部队却停止了反击。戈特将军认为，“既然他的右翼已被敌人包围，左翼又受到威胁，唯一合理的决定应是朝着海岸撤退。”英军每天所需的2000吨弹药及补给品全得经加来和敦刻尔克等港口运来，但这些港口正在严重地遭受敌人空袭，面临被全面包围的危险。在这种形势下，戈特将军迫于时间和补给问题的考虑，不顾盟国最高军事会议最后通过的魏刚计划，决定于22日晚把英国远征军撤出阿拉斯地区。在这种情况下，法军已没有足够的力量单独发起反击。由于比军缺乏配合和英军没有信心，加之法军行动迟缓，魏刚计划最后毫无成效地破产了。
4.意大利参战
就在法国岌岌可危之际，意大利法西斯头子墨索里尼便急忙向它诉诸军事行动，意欲分一杯羹，对于这次蓄谋已久的行动，墨索里尼厚颜无耻地说：“我只要付出几千条生命作代价，即可成为战争参加者坐到和谈的桌旁。”
欧战爆发时，意大利还没有做好参战准备，一部分官员和与英国有密切关系的垄断资本家害怕参战会损害他们的利益，反对意大利过早卷入欧洲战争。德国入侵波兰后，墨索里尼曾表示希望立即参战，但无奈国内准备不足，只得暂时采取中立立场，宣布自己是“非交战国”。
1939年10月6日，希特勒建议意大利在德波战争结束后参战，墨索里尼表示将参战。希特勒在北欧取胜后，意大利的亲德势力更是蠢蠢欲动，积极鼓动意大利站在德国一边向英法宣战。墨索里尼出于实力不强，没有贸然从事，就决定再观望一下，等待参战的有利时机。
1940年3月8日，希特勒写信给墨索里尼，极力要求意大利和德国并肩作战。这时墨索里尼看到德军“节节胜利”，担心“战争结束、胜利到来时两手空空，一无所获”，于是，他再也不顾军事准备不足，接受了希特勒的要求。3月18日，希特勒和墨索里尼在布伦内罗会晤，最后商定，意大利将站在德国一边参战，但没有明确参战的具体时间。
5月25日，墨索里尼写信给希特勒说，“意大利在6月5日以后参战”。5月30日，他又写信给希特勒，要求在6月5日参战。但是，希特勒认为自己已稳操胜券，不愿让意大利参战，分享胜利果实。6月1日，希特勒答复，要墨索里尼推迟参战日期。
6月10日，德国在法国的胜利已成定局。墨索里尼在威尼斯宫的阳台上匆忙宣布，意大利对法宣战。
6月11日，意大利集中王储乌姆贝托亲王指挥的“西方”集团军群对法作战。
此前，法国曾把法意边界上的部分驻军撤走，投入到索姆河和埃纳河一线对德作战，留在法意边界上的奥尔里将军指挥的法国阿尔卑斯集团军，兵力只有6个师，总共17.5万人，远不如意大利集团军群多。但法军占据有利的防御阵地，而意大利各师则集中在狭窄的山谷，部队无法展开。
意大利统帅部最初没有采取积极的战斗行动。意本土空军作战时只使用了有限的力量，仅对比塞大、土伦和若干机场进行了空袭。联军指挥部仅派法国海军攻击热那亚军事工业区，派英国空军轰炸威尼斯附近的贮油池。在陆战区双方进行了炮战，巡逻队也发生了小冲突。
意大利对英法宣战后，意军虽在战场上没有取得显赫战果，但它给法国施加了新的压力。正如法国驻意大使弗朗索瓦·蓬塞说的那样，“这不过是在一个被打倒在地的人身上捅了一刀罢了”。法国总理雷诺当天也不无痛心地说：“意大利人真是多么杰出的、高贵的、令人敬佩的民族，这个时候在我们背上插了一刀。”
5.攻克巴黎
6月10日，德军装甲师在塞纳河下游两次强渡成功，驻守巴黎以西和以北的法军全面后撤，整个防线面临崩溃。
是日，雷诺总理致电美国总统罗斯福说，“今天眼看敌军就要兵临巴黎城下，我们将在巴黎前方战斗；我们将在巴黎后面战斗；我们将在一个省聚集力量进行战斗，万一被赶出该省，就在北非建立根据地继续战斗，必要时我们将在美洲属地继续战斗。政府一部分已经撤离巴黎。我正准备去前线，目的是让我们所有的部队继续战斗，而不是停战。”然而，法国总理并没有像他对罗斯福所说的那样上前线去，而是在当夜零点撤往巴黎南部250公里处的奥尔良市。
在5月底和6月初的这几天里，法国政府和最高统帅部始终没有决定是否在巴黎城内进行抵抗，它们考虑更多的是把政府迁出巴黎，以免成为敌人的俘虏。所以迟至6月9日，是否在巴黎抵抗的问题还悬而未决。
为了保卫首都巴黎，到6月8日，法军集结了大约1万名军队，配备有200门反坦克炮和数百挺机枪，驻守通向首都交通要道上新修的400个地堡内。此外，还部署了30辆坦克，并设置了长达数公里的反坦克障碍物和壕沟。
6月9日，魏刚命令部队沿“巴黎城防工事”建立一道防线，由巴黎卫戍司令皮埃尔·赫林将军指挥新编的“巴黎集团军”(辖有第10、第7集团军)防守。11日，赫林召集塞纳河地区各县县长和警察局长开会，要求他们死守巴黎。
6月11日，尽管丘吉尔极力劝说法国军政当局不要放弃巴黎，但是魏刚却把当时的军事形势说得一团漆黑，并断言他由于没有预备队，不可能控制战争的进程。如果防御崩溃，他将无法继续进行有组织的战斗，亦无法制止敌方占领法国全境。结果巴黎成为不设防的城市。
6月12日，在西南，德军在巴黎近郊防御阵地的西段强渡塞纳河，从韦尔农附近直扑埃夫勒，然后又进逼德勒。在东面，德军在马恩河地区以南进抵蒙米赖。巴黎处在东西两面夹击之中。是日晚，赫林根据政府和总司令的命令，未经战斗就放弃巴黎以北的防御。13日，法军护城部队撤至巴黎以南的朗布依埃—儒维西一线。当天下午5时10分，德军先头部队抵达巴黎北郊。随后，德军B集团军群所属部队包围巴黎。6月14日晨，屈希勒尔指挥的第18集团军一部开进巴黎，法国政府大厦的上空和埃菲尔铁塔顶端升起“”字旗。B集团军群司令博克在香榭丽舍大街举行了阅兵式。这座著名的大城市几乎空了，3／4的居民离开了巴黎。法国国内难民多达600万人，在法国各条道路上，难民川流不息，城乡居民为避开希特勒的魔爪纷纷逃往南方。法国政府从图尔迁往波尔多。