荷兰当局根据他们驻柏林的武官从德国最高统帅部谍报局搞到的情报，预料到德军将要进攻。荷军总司令温克尔曼中将对德国空降部队突击“荷兰要塞”的威胁了如指掌，他不断提醒其部下注意防范。因此从5月7日起，荷兰采取了一些反空降措施：在各机场的跑道上和公路的重要地段上准备了载重汽车，设置了地雷和其他障碍物；加强了机场、城市的警戒和伪装；加强了值班飞机和增加了高射火器；在沿海组织了猛烈的对空火力。但荷军大多数军官对此并不重视，他们过于相信哥雷比-皮尔防线、洪水的威力和法国实施支援的诺言。
5月10日凌晨，德军航空兵袭击了荷兰、比利时、法国的40多个机场，夺取了制空权。对荷兰之战来说，最激烈的战斗并不是后来地面军队的突破，而是德军和荷军在“荷兰要塞”内的空降和反空降作战。
凌晨3时30分，德军对荷兰的瓦尔港、海牙、阿姆斯特丹、希尔维萨姆等地实施航空火力准备。在轰炸海牙兵营时，由于荷军未及时发出空袭警报，约800名士兵被炸死在床上。航空火力准备一直持续到运输机进入空降地区。
4时，运载第一批空降突击部队的运输机开始起飞。5时30分，第18集团军向哥雷比-皮尔防线发起正面进攻。
在海牙方面，第7伞降师第2团第1营乘坐65架JU-52运输机，在战斗机护航下，从夜航机场起飞。他们在越过荷兰国境线，掠过平原，在通过哥雷比-皮尔防线以及在飞向海岸时，一直把飞行高度降到30米作超低空飞行。当飞到海牙以西的河流交织地区时，才爬升到180米，并分成3个突击分队，分别飞向海牙周围的瓦尔肯堡。奥肯堡、伊彭堡3个机场。飞临海牙北边瓦尔肯堡机场的伞兵突击分队，看到了德军空军对机场实施航空火力准备时投下的最后一批炸弹。当轰炸机返航时，JU-52运输机开始进入目标。伞兵降落在跑道上，很快集合完毕，与荷军机场警卫队展开战斗，把荷军驱逐出机场。7时30分左右，德军伞兵完全控制了机场。降落在海牙南边奥肯堡机场和海牙西边伊彭堡机场的两个伞兵突击分队也同时占领了这两个机场。
德国航空兵轰炸公路和铁路。但是，当第一批德军的其余100架飞机运载1个步兵营飞抵瓦尔肯堡和另外一个步兵营飞抵伊彭堡、并于7时30分左右着陆的时候，却遇到荷兰军队的反冲击。伊彭堡周围的高射炮火一直很猛烈，运载步兵的飞机有12架被击中。在瓦尔肯堡，沉重的JU-52运输机有的在松软的跑道上陷了下去，无法再起飞，结果被炮火击中。
在瓦尔肯堡，荷兰步兵第4旅的3个营，也在一个炮兵团的火力支援下，对据守在机场上的德军伞兵和步兵实施了反冲击，并将德军从西北方向赶出机场。德空降部队第二批运输机到达机场上空的时候，地面的混乱局面使飞行员不敢冒险着陆。空中指挥官被迫下达了取消在机场着陆的命令。带队长机率领机群飞向附近的海岸，在卡特威吉克附近选了一块海滩当作备降场。然而，这块场地的土质实际上比他预料的要松软得多，因此在这里先着陆的14架飞机当中，有7架因接地失事，无法再起飞。于是编队向西南转弯，试图在德尔夫特至鹿特丹的公路上着陆。但荷军在此段公路上事先设置了障碍物，因而在降落的30架JU-52运输机中，有几架由于在着陆时损坏得过于严重而不能再起飞。陷在卡特威吉克附近海滩上的7架飞机的机上人员，遭到荷兰步兵第4旅第2营的攻击，被赶出着陆场。第一批在瓦尔肯堡机场着陆的部队，被荷兰军队赶出机场后，退至瓦尔肯堡村庄里的防御阵地。荷军炮兵对这些阵地连续轰击了一个下午，但是德军据壕死守，艰难地抵抗荷军的反击。
在奥肯堡和伊彭堡，荷军发动的反冲击也非常积极。荷兰近卫旅派出该旅的第1营，在一个炮兵旅的支援下，对奥肯堡机场实施反冲击。德军伞兵一个连在那里孤立无援，被驱逐出机场，向西南方向退却。荷兰近卫旅第2营和第3营，在海牙仓库守卫部队的支援下，攻击了伊彭堡机场，经过激烈的战斗之后，夺回了机场。荷军经过在海牙周围的一系列协同良好的反冲击之后，将主动权从德军手里夺了过来。
下午4时，第三批运载预备队及补给物资的运输机飞临海牙上空，但是这些飞机只能在海牙几个机场的上空无能为力地盘旋，因为他们眼看着地面仍在进行激烈的战斗，不可能找到一块安全的地方着陆。鉴于这种情况，斯徒登特通知第三批所有飞机统统在德军已占领的鹿特丹南面的瓦尔港机场降落。
第22机降师师长斯庞尼克是随着第二批机群飞到伊彭堡机场上空的，由于无法着陆，便飞往奥肯堡机场。然而这里的防空炮火也很猛。突然，斯庞尼克乘坐的那架JU-52运输机被荷军的高炮击中。受了伤的运输机在空中盘旋着，寻找着陆的地点。飞行员看到有的飞机在海岸的沙滩上迫降在松软的沙地里，也有的飞机降落在鹿特丹至海牙之间的公路上。最后，斯庞尼克乘坐的飞机费了好大劲，才降落在靠近森林的一块空地上。海牙周围到处是德军被迫降落的运输机和空降人员，大部分人员被分割在数个地方进行独立的战斗。天黑前，斯庞尼克把各小股部队集中起来，约数百人，在海牙郊外的奥弗赖斯希构筑了“刺猬阵地”。因为兵力太弱，无法向市区进攻，又没有任何控制住的简易机场，斯庞尼克所受领的攻占荷军统帅部的任务无法完成。5月10日傍晚，他通过无线电台和第2航空队取得了联系，接到库赫勒的命令，让他放弃原来的计划，停止对海牙的进攻，向鹿特丹北部挺进。
在海牙落地的德军空降部队在荷军的反攻下大部被歼，有1500人被俘，运输机损失90%，荷军在海牙方面赢得了作战的胜利。
在鹿特丹方面，5月10日凌晨3时，刺耳的汽笛声就开始响彻鹿特丹的街头和港口，这是空袭警报。瓦尔港机场附近的荷军步兵都躲进了机场的战壕和地道里，他们疲惫不堪地守在机枪和迫击炮旁。而这时却有两个预备连的士兵仍在机库的临时宿舍里蒙头大睡。正在他们做着美梦时，死神出现了。无数颗炸弹从天而降，炸弹落到机场边缘的战壕里和高炮阵地上，有一颗重磅炸弹正好命中了那座预备队正在里面酣睡的大机库。机库中弹后，马上燃烧起来，倾刻便倒塌了，不少士兵被压在里边，瓦尔港机场的防卫骨干力量就这样被消灭了。这次极为准确的轰炸是德军向鹿特丹方面实施空降突击的序幕。
就在瓦尔港的爆炸声停止、对空炮火寂静下来的同时，天空中又传来了飞机发动机的轰鸣声。德军第1特殊任务轰炸航空兵团第3大队的运输机，运载着伞兵第1团第3营和第2营的一个连，于5时准时进入了鹿特丹的南部。炸弹坑遍布瓦尔港机场，燃烧着的机库冒出的浓烟使他们在空中很快认出了目标。伞兵们跳出机舱，只见机场上空白点一个接一个地从飞机里飞出来，越来越多。他们在空中飘荡了15～20秒钟，慢慢地接近地面。这时，荷军才发现这是德军空降伞兵。接着，地面响起了机枪的射击声。不知他们是在打伞兵呢，还是在打飞机？到处都是目标，简直不知该打哪个好，荷军的防空炮火开始也一度打得很猛，可后来逐渐减弱，并且火力也不集中了。伞兵遭受的损失主要是由于自己的过错造成的：1架载着伞兵的JU-52运输机竟然在大火熊熊的机库正上方实施空降，结果，丝绸做的降落伞见火就着，许多伞兵就这样被活活地摔死了。但大部分伞兵是在瓦尔港机场两侧着陆的，并立即投入了战斗。这样一来，荷军就不得不分散火力对付机场外围的伞兵。经过约1小时的激战，伞兵控制了瓦尔港机场。
德军在做好迎接机降部队的准备后，第16机降步兵团开始机降。一个运输机中队首先试图在机场着陆，但他们遭到小口径高炮的射击。有1架JU-52运输机的油箱被打漏，两台发动机起火。这架飞机着陆后，还没等飞机停下来，舱门便打开了，士兵们从里面跳了出来。他们是施维贝克中尉指挥的第16机降步兵团第9连的两个排，是机降部队的先遣分队。紧接着，其他JU-52运输机陆续着陆。该团第3营营长霍尔蒂兹中校事后曾这样写道：“不出所料，这里是一片惊人的轰响。发动机的轰鸣声、机库里弹药的爆炸声和重迫击炮弹的爆炸声交织在一起。敌人的机枪在阻击飞机降落，但我们的士兵早已敏捷地跳出机舱，开始了攻击。”
在德军机降过程中，荷军以密集炮火猛烈抗击搭载步兵的运输机，有几架运输机被地面炮火击中，其中1架坠地着火。荷兰海军的几艘小型舰艇也企图轰击着陆的机降部队，但被德国“斯图卡”式俯冲轰炸机所驱逐。此时，荷步兵第3营在荷军重迫击炮火力和鹿特丹北部炮兵火力支援下，正在进行反击。突然德军发出了绿色信号弹，这本是荷军停止重火器射击的信号，荷军炮兵误认为这是本军发出的信号，因此停止了射击。机场守军失去了炮火支援，经不住德军伞兵和机降步兵的攻击，最后的抵抗陷于崩溃，瓦尔港机场彻底落到德军手中。
英国皇家空军在5月10日至11日的夜间，曾用轰炸瓦尔港机场、破坏主跑道的办法支援过荷军，但是收效不大，德国JU-52运输机仍然继续在机场上不停地起落。
然而，占领机场只不过是战役的开端。德国这次对鹿特丹进行空降作战的主要目的，是夺取市中心马斯河上的几座重要桥梁。他们必须尽快占领并扼守住这几座桥梁。在瓦尔港机场着陆的第16机降步兵团第3营，要通过鹿特丹南部市区，走几公里才能到达马斯河。为了防止在他们到达之前那几座桥梁被炸掉，德军采取了必要的措施，这就是另两支空降分队的任务。
一支是施勒特中尉指挥的第16机降步兵团第11连和部分工兵，约120人。他们在进攻发起头一天夜里，潜入到奥耳登堡附近的次维舍南浴场。午夜，他们登上了在那里待命的12架He-59双翼水上飞机。这是一种老式飞机，在它那箱形的机身下，挂着很大的浮筒。这种飞机被海军用来警戒海面和救护，把它用于作战，实在是太笨拙了。可是，就是这样笨拙的12架水上飞机，现在却从次维舍南海（实际是一个近似圆形的内陆湖）起飞了，飞机的载重量达到了最大限度。5月10日7时，这些飞机沿着新马斯河，6架由东、6架由西进入了鹿特丹市中心。飞机以离水面几米的高度超低空进入目标。在维列姆大桥附近，成两列着水，随后驶向大桥。这时，机降兵打开舱门，投下橡皮筏，然后坐上橡皮筏划向岸边。他们从防护堤登岸后，立即向东栈桥突击，迅速占领了旧港附近的莱乌和科依特两座桥梁。紧接着，又夺取了南面最长的维列姆大桥，拆除了荷军设置在桥上的炸药。邻近的铁桥也被相继占领。几分钟内，12架He-59飞机运来的步兵和工兵，就在马斯河两岸构筑起了桥头堡。荷兰守备部队立即反扑。德军士兵躲在桥下、墙后和建筑物的角落里抗击，死守着他们的桥头阵地，荷军第一次反扑被击退了。
另一支空降分队是第1伞兵团的第11连，约60人。他们在维列姆大桥以北不远的一个运动场上伞降着陆，而后截住几辆市内公共电车，横穿费耶努尔特区，急忙赶到河边。当时，第16机降步兵团11连正被困在桥头，情况危急，他们的到来，使形势有了好转。伞兵们越过马斯河，来到北面的桥头堡。
不久，在瓦尔港机降的第16机降步兵团第3营，经过激烈的巷战后，也突到马斯河畔，他们占领了河上的几座小型桥梁和马斯河中的诺德岛，并进一步增强了扼守维列姆大桥的力量。
荷军被赶出大桥后，从岸边阵地和附近高建筑物上，向维列姆大桥猛烈射击，并出动炮艇对桥头进行炮击，对大桥进行火力封锁。此时再想从桥上通过是非常困难的，真正打通维列姆大桥是在5天4夜之后。但留在北岸的60名伞兵凭借桥头堡，顶住了荷军的猛烈反击，使荷军始终无法利用这座大桥。
从南面通往“荷兰要塞”的唯一道路上，除了鹿特丹市的维列姆大桥外，还有多尔德雷赫特大桥和默尔迪吉克大桥。只有在这些桥梁均未被炸毁时将它们夺到手并能坚守住，等到第18集团军的先头部队第9装甲师开到，荷兰之战才能稳操胜券。所以斯徒登特在鹿特丹方面作战的空降部队，还必须夺取多尔德雷赫特大桥和默尔迪吉克大桥。
夺取多尔德雷赫特大桥的是第1伞兵团第3连的两个排。他们着陆后几分钟就占领了大桥，并拆除了桥墩上安放的炸药。由于大桥周围建筑物布局复杂，荷军利用有利地形，趁德军立足未稳进行反扑。于是德军将布劳尔上校率领的第1伞兵团主力和在瓦尔港机场机降的第16步兵团第1营投入该桥作战。双方进行了持续3天的反复争夺，直到5月间日德军第9装甲师开到，在装甲部队的冲击下，荷军仓皇退却，德军才完全占领了多尔德雷赫特大桥。
夺取默尔迪吉克大桥的是第1伞兵团第2营。该营没有保持完整建制作战，有一个连如前所述，去支援攻占瓦尔港机场。剩下的兵力在德轰炸机对桥旁的碉堡和高炮阵地进行了准确的俯冲轰炸之后，由布罗盖上尉指挥，在桥的南北两个桥头堡附近伞降，对大桥守卫队进行两面夹击。经过短促激战，他们顺利夺取了这座横跨迪普河的长1.2公里的公路桥和长1.4公里的铁路桥，并扼守到正面进攻军队到达。
在鹿特丹和多尔德雷赫特地域空降的德军，不仅击退了荷军的反复冲击，而且还向多尔德雷赫特以南推进，并与在默尔迪吉克大桥附近作战的德军空降部队建立了联系，使荷军未能炸毁任何一座大桥。
10日中午，斯徒登特飞抵瓦尔港，接管鹿特丹、多尔德雷赫特、默尔迪吉克三角地区的防务。
德军正面进攻的第18集团军于5月11日突破了整个哥雷比-皮尔防线。当荷军企图往鹿特丹撤退时，发现德军已占领了构成主要水上障碍的那些桥梁，于是荷军的退却部队更是溃不成军。5月12日晚，德军胡比克少将率第9装甲师先遣营到达默尔迪吉克。13日清晨，装甲车队在空降兵的欢呼声中，通过了默尔迪吉克大桥向北推进。接着占领了多尔德雷赫特。当天傍晚，第一辆坦克开进了鹿特丹。
在维列姆大桥，德军第16机降步兵团第3营仍在拼命固守着。虽然荷兰的重炮和炮艇仍在猛轰维列姆大桥，但无济于事。德方的损失也很大。营长霍尔蒂兹中校奉命撤回坚守在北桥头堡的60名伞兵，但是他们无法撤回来，因为荷军封锁得太严，不管白天还是黑夜，就是一只老鼠也休想活着过去。由于维列姆大桥为荷军封锁，地面进攻军队被阻于桥的南端。