盟军之所以选择这里登陆，是因为从维尔河口到阿罗门奇之间正处在美军犹他海滩和英军海滩当中，位置非常重要，而这段32公里长的海岸只有这一段还勉强可以登陆，其余地段都是悬崖绝壁根本无法登陆。此外盟军认为这里的守军是第716海防师的一个团，既无装甲部队，又无机动车辆，士兵又多是后备役，战斗力很差。实际上，3月中旬隆美尔为加强诺曼底地区的防御力量，从圣洛调来精锐的野战部队第352步兵师，该师的一个主力团就部署在奥马哈，而盟军情报机关直到登陆部队出发后，才查明第352师的去向，但为时已晚。
在奥马哈登陆的是美军第5军第1师和第29师的各一个团。由霍尔海军少将指挥的O编队负责运送。6月6日3时到达换乘区，当时海面上风力5级，浪高12米，有10艘登陆艇因风浪太大而翻沉，艇上所载300名士兵就在海面上挣扎。没有翻沉的登陆艇上的士兵绝大多数人都晕了船，再加上海水打进艇内，士兵们又冷又湿，当到达海滩时，士兵们已经精疲力尽。
美国第1机械化步兵师组建于第一次世界大战期间的1917年，最初称美国第1远征师。美陆军第1机步师隶属于第7集团军，除其第1旅驻美本土堪萨斯州赖利堡外，余皆驻德国维尔茨堡，是美军目前在欧洲战区前沿部署的惟一机步师。该师是以坦克、机械化步兵分队为主体的包括有空中突击力量的诸兵种合成部队。该师具有快速的机动力、强大的火力与突击力以及装甲防护力，作为美军支援北约军事行动的待机部队，可随时用于支援美军欧洲总部和中央总部在欧洲、非洲和中东部分地区的特遣作战。第1机械化步兵师是美国陆军的绝对王牌，该师成立以来参加了美国历次主要的战争，并且都是战斗中的攻坚力量。
更糟糕的是盟军在登陆前的火力攻击中，最初为达成战术上的突然性，在预先航空火力攻击时没有对这一地区进行轰炸。6月6日5时50分，由2艘战列舰、4艘巡洋舰、12艘驱逐舰组成的舰炮火力支援舰队实施40分钟的舰炮火力攻击，可由于害怕霍克角德军岸炮射击，军舰只是在远距离上进行射击，准确率很低。6时由480架B-26轰炸机对德军防御阵地进行直接航空火力攻击，投弹达1285吨，但当时云层又低又厚，飞行员怕误伤己方部队，故意延迟30秒投弹，结果1285吨炸弹都落在5公里外。所以德军的防御工事和火力点大多完好无损，当盟军的火力攻击刚一结束，德军的炮火就开始射击了。
计划伴随登陆兵登陆提供及时火力支援的水陆坦克，在西段的32辆中有27辆在下水后的几分钟里就因风浪太大而沉没，余下的5辆有两辆是驾驶员技术高超战胜风浪驶上海滩的，另3辆要归功于一位坦克登陆艇长的主动精神，他见第一辆坦克刚下水就在风浪中沉没，立即命令关上艇首门，将余下的3辆直接送上海滩。在东段指挥员见风浪太大，水陆坦克无法下水，也命令将坦克直接送上海滩，但这样一来到达海滩的时间提前了，为了等待配合作战的装甲车辆，坦克登陆艇不得不在海岸附近徘徊等待，德军抓住机会猛烈炮击，击沉了两艘坦克登陆艇，直到6时45分，水陆坦克和装甲车辆才驶上海滩，可刚上海滩，就被德军炮火摧毁了好几辆。接着第一波1500名士兵开始突击登陆，因为海中有一股向东的潮汐，以及岸上弥漫的硝烟，使得士兵难辨方向，队形也变得混乱。登陆时士兵们要先趟水涉过1米多深、50~90米宽的浅水区，再要通过180~270米宽毫无遮掩的海滩，才能接近到堤岸，而且这一切都在德军密集而猛烈的炮火下。所以在最初的半小时里，这1500名士兵根本无法投入作战，只是在浅水中、海滩上为生存而苦苦挣扎。在第一批登陆的8个连中只有两个连登上预定海滩，但也被德军的火力压得抬不起头。由工兵和海军潜水员组成的水下爆破组，伤亡惨重，装备丢失、损坏严重，但仍克服困难冒着德军炮火开始清除障碍物，在东段开辟出两条通道，在西段开辟出四条通道，可惜在涨潮前来不及将通道标示出来，后续登陆艇一直找不到通道，拥塞在海滩上听任德军炮击。
第二波于7时到达海滩，正逢涨潮，德军炮火非常准确猛烈，完全将登陆部队压制在狭窄的海滩。两个小时里美军在西段没有一个人冲上海滩，在东段也仅仅占领了9米宽的一段海滩。海面上挤满了登陆艇，秩序异常混乱，海滩勤务主任只好下令只许人员登陆，车辆物资一律暂时不登陆。此时美军第1集团军司令布莱德利根据几份零星的通信和军舰嘹望哨的报告，知道登陆遇到极大困难，胜利几乎不可能了，他打算放弃在奥马哈的登陆，让美军第5军后续部队在犹他海滩或英军的海滩登陆。
随着舰艇发动机低沉的轰鸣声，数艘登陆艇出现在空旷的浅滩，士兵们争先恐后地跳出船舱，向岸上冲锋，就在此时，猛烈的炮火被汗流浃背的德国炮兵倾泻到海滩上，一时间弹片横飞，硝烟四起，海滩上到处都被炮弹挖出深深的弹坑，美军第二突击队的士兵们被压在猛烈的火力下面无处藏身，一片片地被击到，尚还活着的人只能冒着弹雨拼命地往前冲，在他们前面有德国人坚固的工事和MG42机枪冰冷的枪口，但是，也有微弱的生之希望……这个时候，医务兵成了战场上的天使。以下内容取自当年滩头参战者的访谈录音。这场战役的实际情况比《拯救大兵瑞恩》所呈现的更为惨烈，电影中不过几十分钟就攻克了毫无防御纵深的德军阵地，事实上德军阵地有层层纵深的碉堡群，以交互支援火力防御，当天由清晨6时30分开始，打了整个上午都还未攻下滩头。在这里还是听听亲历登陆战役的老兵们的口述更能强烈地感受到当时的惨烈。
奥马哈滩头是诺曼第登陆中最宽阔也是鏖战最激烈的登陆区，全长约10公里。整片滩头有约30米高的连绵悬崖俯瞰着上百米宽的开阔沙砾海滩，只有5处谷堑斜坡有路径可通崖顶。滩头西部靠近崖底的涨潮线上筑有约3米高的防波堤。德军在水底与岸上埋设了许多反登陆障碍与水雷、地雷。崖上的火力阵地与碉堡间挖了许多壕沟以供德军掩蔽。守卫滩头的德军是352步兵师。登陆的美军将整个滩头由西向东划分为Charlie，Dog（Green，White，Red），Easy（Green，Red），Fox（Green，Red）。整个登陆主要由美军第1师负责，再加上29师的116团。第一波登陆在早上6时30分由29师116团登陆在Dog与EasyGreen，第1师16团登陆在EasyRed与FoxGreen。因为天气恶劣浪涛汹涌，原来支援116团的29辆两栖坦克只有两辆上岸，其他全沉了。强劲的潮流将登陆艇队冲离原定地点，116团只有A连登陆在预定位置，其余连队都朝左偏去；而16团则是队伍大乱，各单位混杂在一起登陆。
早上还有一批精锐特种部队也登陆在奥马哈滩头的西侧，他们的目标是由陆路攻占在奥马哈滩头和犹他滩头间的一处战术制高点——PointeduHoc。这是一处俯瞰两边滩头的台地，整个台地海岸都是约30米高的断崖。德军在台地上部署了重炮，两侧的滩头部在炮击射程内，而美军特种部队的首要目标就是要摧毁这些重炮阵地。抢攻PointeduHoc的特种部队是美军第2与第5突击营，原计划是第一波登陆由第2突击营D、E、F连，用钩索爬上断崖攻击；C连（《拯救大兵瑞恩》中，米勒上尉所率领的那一连）则登陆DogGreen由谷堑攻上再向西攻击PointeduHoc东侧的火炮阵地，第二波由第5突击营与第2突击营的A、B连组成，他们在海上等待强攻断崖的部队发出成功攀登信号后，就马上跟进爬上断崖支援，但他们只能等待半小时，第一波抢攻半小时后若没发出成功信号，就视同抢攻断崖失败，所有支援的突击兵都要转向到DogGreen抢滩，由台地东边的谷堑攻向PointeduHoc。
当天早上实际的情况是，第一波抢攻断崖的部队在恶劣风浪下错过了攀登点，他们迟了40分钟才开始登陆，成功爬上断崖攻击，摧毁了重炮阵地。但其他的支援部队在半小时内等不到信号的情况下，全都冲进了奥马哈滩头的血战场。美军在滩头上伤亡惨重，有的连队甚至遭到毁灭的命运，无一生还。往奥马哈滩头的登陆输送行动在早上8时30分全部中止，已经登陆的部队如果不向前杀出一条血路，就只能在海滩上等着被德军炮火屠杀。慢慢地一小股一小股的美军部队奋战攻上了悬崖，海军也冒着触礁的危险，将驱逐舰驶近滩头，接近炮击支援。这样鏖战到中午，德军的阵地炮火才明显减弱，直到当天傍晚美军才巩固了在奥马哈的滩头阵地。这一天在奥马哈滩头，美军伤亡了2400余人，德军伤亡了1200余人。
当天结束时，美军已经登陆34000余人，成功建立了滩头堡。
参战者口述回忆
Franz Gockel德军352师726步兵团奥马哈滩头第62号火力堡阵传入地下堡垒的警报声将我们由深眠中吵醒，一个战友站在门口大声喊叫，要大家不要怀疑，快点起床！但过去几周来，我们常被假警报吵醒，所以大家都不当一回事，有人还继续翻回床上睡觉。一个国防军军官来了，在战友后面喊：“弟兄们！这次是真的，他们来了！”我们就全都清醒了。我们跃起行动，拿起步枪各就各位，原来的疲倦全不见了。机枪、重炮、迫击炮准备就绪，我们守在武器旁等待，夜色依旧是一样宁静。不久连部传来消息——敌军伞兵已经空降了，有许多船舶离开英国南部向诺曼第开来。我们防守的海岸区依然一片平静，连个鬼影子都没有！该不会又来个假警报吧？时间分秒过去，我们站在武器旁，身着单薄的夏季制服在寒夜颤抖，伙夫给大家热上红酒。一名军官来检查我的准备情况时说：“当他们到的时候，不要立刻就开枪。”他走后，我又是一个人孤零零地守在机枪前了。一片宁静反而使我们心头沉重而愈加紧张。不久轰炸机群的声音在空中响起，和往常一样飞越我们的防区而过，逐渐消逝在远方。安静了一阵子后，在破晓时又有更多的轰炸机飞来，此时海平面浮现黑影。本来我们以为那是德军自己的巡逻艇，但船影越来越多，多到让我们的希望破灭了。海面上可见的船行航迹愈来愈多，更多的轰炸机飞近海岸，在数公里外的Port-en-Bessin投下第一枚炸弹。有愈来愈多轰炸机飞近，我站在重机枪后注视着海滩，再次检查弹带，想要集中精神在武器上，以忘记眼前的压力。在我枪位旁的凹洞，有两个点火开关，用来发动两个攻击海滩与反战车壕的火焰喷射器。轰炸机忽然朝我们冲来，我一时来不及跳入防空壕，就钻入枪座下躲避。飞机狂啸而过，炸得尘土满天，两发炸弹砸进了我们阵地，一时大地震动，碎片尘土到处飞扬笼罩，我的眼鼻都沾上灰尘，嘴巴也喷进了沙土。不过还好，幸好大部份炸弹都丢进了阵地后方的内陆区域。没人会来救我们！没有一架德国飞机会来！而我们手上根本没有防空武器。海面开始活跃起来，攻击艇和登陆艇高速冲近滩头。紧接的登陆部队跃下舰艇，跳入高度齐膝或及胸的水中，他们要冲刺跑过开阔海滩，冲到和海岸线平行的一道矮岩堤下，那是滩头上唯一的掩蔽。以前对于来自空中与海上的轰炸，我们无能还击，只能力图自保，但现在我们可以开始作战了。第一波机枪声响起数秒后，才前进滩头几米远的抢滩部队就纷纷倒下。我用重机枪朝登陆艇才扫了几排子弹，沙子就把弹带卡住了。我由进弹口抽出弹带，把它甩干净，再装回去，忽然间机枪就在手上炸开散裂了……
Donald Nelson美军第5突击营E连
我们应该要登陆在奥马哈滩头的Dog Green区，却跑到了Dog White区。因为上校Schneider看见原登陆区炮火猛烈，觉得过去上岸简直是自杀！他让我们在海上绕行，直到发现了一处火力间隙，才推进登陆。上校的登陆艇碰上了障碍物，跟在后面的我们也是。我们的艇员很熟悉状况，他等大浪冲来时，将船加速冲离障碍，我们接着将障碍引爆，冲上滩头。我们刚下艇登陆，上校的船马上也来了。我到防波堤后卧倒掩蔽，迫击炮火不断地打在海水到我们之间的地上。那时Cota将军（29师副师长）小跑冲进海滩到我们后面问：“你们的指挥官呢？”我们指指右边说：“在那儿！”Cota将军跑过去，并叫：“突击队！开路吧！”几分钟后，我们冲过防波堤，闯进了一排笼状铁丝网阵，我们爆破并穿越过阵地。奋力攻上了小镇Vierville-sur-Mer。小镇十字路口对面有一座教堂与墓地。我们在那第一次遇到狙击，我和伙伴干掉了两个在教堂尖塔的敌军。
ThomasValence美军29师116团A连