В 5 час. 20 мин. прибыли в назначенные им районы корабли артиллерийской поддержки и открыли огонь. В английском секторе действовали линкоры «Уорспайт», «Ремиллис», монитор «Робертс» и 5 легких крейсеров, в американском—линкоры «Техас», «Арканзас и «Невада», 2 тяжелых и 1 легкий крейсеры. Каждому кораблю были определены цели, а стрельба корректировалась с самолетов. Однако обстрел не дал желаемых результатов: защищенные мощными железобетонными укрытиями орудия не пострадали, а кроме того, некоторые батареи после предварительных бомбардировок были переведены на новые позиции, о чем союзники не знали. Однако энергичный обстрел привел к тому, что к 9 час. 30 мин. Все батареи, в основном, были подавлены, при этом корабли не понесли существенных потерь. Только одна батарея, расположенная в районе реки Орн, сумела накрыть линкор «Уорспайт», впрочем, без особенного результата. После того как были приведены к молчанию немецкие батареи крупного и среднего калибра, начался второй этап артиллерийской поддержки — обеспечение высадки передовых десантных отрядов.
Теперь в действие вступила артиллерия крейсеров и эсминцев, уничтожая доты и другие противодесантные огневые точки. В подавлении противодесантных средств принимало участие множество мелкосидящих барж, вооруженных артиллерией и ракетными установками. Линкоры оставались в готовности открыть огонь по ожившим батареям. По мере подавления огневых точек противника огонь переносился в глубь обороны, вплоть до выхода за пределы дальности стрельбы.
В 7 час. 15 мин. под прикрытием танков–амфибий стали высаживаться саперы, расчищавшие путь основным десантным силам. Из всех участков высадки только в районе пляжа «Омаха» американцы встретили значительное сопротивление и понесли существенные потери в десантных средствах. Так, из 32 плавающих танков до берега добралось только 5 машин. Корабельная артиллерия пришла на помощь, но подавить сопротивление удалось только к полудню. К исходу дня 6 июня на плацдарм были высажены около 200 тыс. солдат и офицеров, и им удалось захватить полосу глубиной от 3 до 5 км.
9 июня, накопив достаточно сил, союзные войска перешли в наступление и 12 июня создали единый плацдарм шириной по фронту около 80 км и глубиной до 13—18 км. Участие артиллерийских кораблей в зоне высадки за ненадобностью прекратилось. Однако оно продолжалось в других районах по мере продвижения англо–американских войск на восток и на запад. Например, когда американские войска начали наступление на полуостров Котантен, а английские — на город Канн, им была оказана артиллерийская поддержка — линкоры вели огонь на дальность до 17 миль в глубину обороны немцев, крейсера — на 10—12 миль. В ряде случаев интенсивность обстрела была значительной. В обстреле города Канн английские корабли, в том числе линкоры «Рэмиллис» и «Нельсон», израсходовали более 72 тыс. снарядов калибром от 102 до 406 мм.
Активное участие приняли корабли и линкоры, в том числе при наступлении американских войск на Шербур. Для обстрела немецких батарей были привлечены линкоры «Техас», «Невада» и «Арканзас», крейсера «Тускалуза», «Куинси», «Глазго» и «Энтерпрайз» (последние два — английские). Береговая оборона Шербура была значительная и включала до 20 башенных и казематных батарей с орудиями калибром до 280 мм включительно. 25 июня крейсера, выстроившись в кильватерную колонну, открыли огонь с дистанции в 50 кабельтовых по батареям Шербура. Линкоры «Техас» и «Арканзас» держались несколько часов мористее колонны крейсеров, а линкор «Невада» маневрировал отдельно. Немецкие батареи отвечали вполне успешно. Линкор «Техас» и три эсминца получили повреждения. Несмотря на то что время запланированного обстрела закончилось, батареи подавлены не были, и поэтому корабли продолжили бой. В 13 час. 40 мин. противник сосредоточил огонь на головном крейсере «Глазго» и вызвал на нем пожары. На некоторое время корабль покинул строй для тушения пожаров и исправления повреждений. Через три часа немецкие батареи, имевшие значительные разрушения и потери в личном составе, в основном, были приведены к молчанию. Для этого англо–американские корабли израсходовали около 3 тыс снарядов, из них 376 калибром в 305 и 356 мм. После подавления батарей тральщики разминировали подходы к порту, а наутро гарнизон Шербура капитулировал.
Принимали линкоры участие и в дальнейших операциях по захвату портов, занятых немцами. Так, в операции против города Бреста и обстреле его батарей принимал участие линкор «Уорспайт».
В продвижении на восток союзники последовательно заняли Гавр, затем в сентябре были освобождены Остенде и Антверпен. После освобождения Антверпена английские войска при поддержке авиации и корабельной артиллерии заняли сильно укрепленный остров Вальхерен. В этой операции участвовал линкор «Уорспайт». Это была последняя операция в Европе на море с использованием линкоров.