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同盟国方面：
盟军最高司令一职原拟由经验丰富的英军将领来担任，但丘吉尔知道登陆后美军人数会大大超过英军，所以主动提议由美军将领来担任。罗斯福总统原打算让陆军参谋长马歇尔出任，后来考虑到更需要马歇尔在华盛顿统筹协调，就由马歇尔推荐时任盟军地中海战区司令的艾森豪威尔出任。最高司令部的其他成员有：副司令英国空军元帅特德，参谋长美国陆军中将史密斯，副参谋长英国陆军中将摩根，陆军司令英国陆军上将蒙哥马利，海军司令英国海军上将拉姆齐，空军司令英国空军上将马洛里。
陆军有4个集团军：英国第2集团军，司令为英国陆军中将邓普赛，辖5个军13个师，在左翼的“金”和“剑”滩头登陆。加拿大第1集团军，司令为英国陆军中将邓肯·格雷尼姆，辖1个军3个师，在“朱诺”滩头登陆。以上两个集团军作为左翼向卡昂进攻。
美国第1集团军，司令为美国陆军中将布莱德利，辖5个军14个师，在“奥马哈”和“犹他”滩头登陆，作为右翼向圣洛、卡朗坦进攻，这是主攻方向。该三个集团军组成第21集团军群，由英国陆军上将蒙哥马利任司令。这是登陆第一梯队部队。美国第3集团军由美国陆军中将巴顿任司令，辖4个军9个师，直属最高司令部指挥，作为第二梯队，将从美第1集团军开辟的道路投入战斗，冲出科汤坦半岛，穿越布列塔尼半岛，迂回包抄在卡昂与英军激战的德军，彻底粉碎德军的抵抗，乘胜占领法国和比利时。
陆军总共将投入86个师，其中装甲部队有美军第2、第3、第4、第5、第6和第7装甲师、英军禁卫装甲师、第7、第11、第79装甲师、第4、第9、第27装甲旅、法军第2装甲师、波兰第1装甲师、加拿大第4装甲师、第2装甲旅。使用的坦克型号有美制M4A1、M5A1、M3A3坦克，英制丘吉尔、克伦威尔坦克和DD水陆两栖坦克和M10M36坦克歼击车、丘吉尔架桥坦克、蟹式扫雷坦克等。
海军编为两个特混舰队：
西部特混舰队，主要由美国军舰组成，共3艘战列舰，10艘巡洋舰，30艘驱逐舰，280艘其他军舰，1700多艘登陆舰艇，司令为美国海军少将柯克，在贝尔法斯特集结，由美国战术空军第9航空队提供空中掩护。下辖3个编队：U编队负责运送美军第4步兵师在“犹他”滩头登陆，O编队负责运送美军第1步兵师在“奥马哈”滩头登陆，B编队负责运送美军第29步兵师在“奥马哈”滩头登陆。
东部特混舰队，主要由英国军舰组成，共3艘战列舰，13艘巡洋舰，30艘驱逐舰，302艘其他军舰，2426艘登陆舰艇，司令为英国海军少将维安，在格里诺克集结，由英国战术空军第2航空队提供空中掩护。下辖4个编队：G编队负责运送英国第50步兵师在“金”滩头登陆，J编队负责运送加拿大第3步兵师在“朱诺”滩头登陆，S编队负责运送英国第3步兵师在“剑”滩头登陆，L编队负责运送第二梯队英国第7装甲师在“金”滩头登陆。
海军还以7艘战列舰，2艘浅水炮舰，24艘巡洋舰，74艘驱逐舰组成五个舰炮火力支援大队，为五个滩头提供舰炮火力支援。
空军除了布莱雷乔中将指挥的美国第2航空队和康宁汉中将指挥的英国第9航空队，艾森豪威尔还以辞职相要挟，从英美联合参谋长委员会手中获得了由英国空军上将哈里斯任司令的英国战略轰炸机部队和由美国空军少将杜利特尔任司令的美国驻英战略空军第8航空队的指挥权，这样最高司令部的空军兵力就有四个航空队。
空降部队为美国第82、101空降师和英国第6空降师。这是盟军在欧洲所能集结的最大空降兵力。
为实施这一大规模的战役，盟军共集结了多达288万人的部队。陆军共36个师，其中23个步兵师，10个装甲师，3个伞兵师，约153万人。海军投入作战的军舰约5300艘，其中战斗舰只包括13艘战列舰，47艘巡洋舰，134艘驱逐舰在内约1200艘，登陆舰艇4126艘，还有5000余艘运输船。空军作战飞机13700架，其中轰炸机5800架，战斗机4900架，运输机滑翔机3000架。
德国方面：
德国为抗击盟军的登陆，早在1941年12月起就开始构筑沿海永久性防御工事。
1942年7月20日，希特勒下令从挪威北部至西班牙海岸构筑由1.5万个坚固支撑点组成的防线，也就是所谓的“大西洋壁垒”，希特勒要求在1943年5月1日之前完成，实际上直到1944年5月，除加莱地区外，在960千米广阔海岸线上，只修筑了少数相距遥远的零星支撑点，在塞纳河以东地区完成了68%，塞纳河以西地区仅完成了18%。
海岸炮兵方面，德军部署在法国西部沿海地区的大口径火炮主要有：格里角地区有4门280毫米和3门381毫米岸炮、维梅纳地区有3门305毫米岸炮、桑卡特西部地区有3门406毫米岸炮。而由于盟军情报机关的卓越努力，使德军最高统帅部认为挪威将是盟军优先夺取的地区，反而投入大量人力物力，在挪威沿海修建了350座可部署88毫米到381毫米火炮的炮台。
此外，德国还有一项优先建设的工程是海峡群岛设防工程，至1944年共建成11座配备38门210毫米至305毫米火炮的炮台，这一工程在战略上毫无意义，只是浪费了大量宝贵的人力物力。
因此被德国宣传部门大肆渲染的“大西洋壁垒”，实际只是徒有虚名而已。倒是隆美尔元帅就任B集团军群司令后，非常重视对沿海地区的防御建设，亲自率领特派代表团实地视察了从丹麦、荷兰、法国的沿海防御情况，并特别要求前沿防御要前推至海中，从高潮线开始，在深海中布设水雷，在浅海中设置障碍物，这些斜插入海的木桩被盟军称为“隆美尔芦笋”，海滩上则是锯齿状的混凝土角锥、坦克陷阱，其间还布设大量地雷，在能俯视海滩的制高点构筑隐蔽火力点，海滩后面的开阔地区，则布设了大量防机降的木桩，布置这些爆炸物和障碍物，工程浩大，直到盟军发起登陆时，仅仅完成了一部分，即使这样也给盟军登陆造成了不小损失。
1944年5月，德军在东线苏联战场有179个师又5个旅，约占德军总兵力的65%。在西线的法国、比利时、荷兰，只有归西线总司令陆军元帅龙德施泰德指挥的58个师，其中33个海防师，15个步兵师，8个装甲师，2个伞兵师。即使再加上由希特勒亲自指挥的战略预备队2个装甲师，总共才60个师，约76万人。
西线司令部所属的58个师，编为两个集团军群，共四个集团军。B集团军群由陆军元帅隆美尔指挥，驻守法国北部，共39个师是西线德军的主力。下辖第15集团军，司令是萨尔穆特上将，驻加莱，拥有包括14个海防师，4个步兵师，5个装甲师在内共23个师；第7集团军，司令是多尔曼上将，驻布列塔尼半岛，拥有包括8个海防师，5个步兵师，1个装甲师在内共14个师。G集团军群，由布拉斯科维兹上将指挥，驻守法国卢瓦河以西地区，共有19个师。下辖第1集团军，司令为谢瓦莱里中将，驻比利时，共10个师；第19集团军，司令为松德施泰因中将，驻法国南部，共9个师。
西线德军装甲部队总共有10个装甲师和3个重型坦克营，其中6个装甲师是由希特勒亲自指挥的，而且德军统帅部认为坦克不适宜于在海滩使用，所以部署在海滩附近地区的装甲部队仅有驻卡昂的第21装甲师，只有127辆IV型坦克和40辆III型自行坦克突击炮。
海军兵力为驱逐舰5艘，潜艇49艘，远洋扫雷舰6艘，巡逻舰116艘，扫雷艇309艘，鱼雷艇34艘，炮艇42艘，总共才561艘中小军舰，实力非常弱小。
空军为第3航空队，作战飞机约450架，其中战斗机160架。与盟军作战飞机数目相比，处于1：30的绝对劣势。
在诺曼底地区守军为第7集团军所属的6个师又3个团，其中3个海防师，战斗力较弱；2个步兵师，1个装甲师，战斗力稍强；3个团是2个独立步兵团和1个伞兵团，总兵力约9万人。防御工事也比较薄弱，只构筑了若干钢筋混凝土的独立支撑点，大部分工事都是野战工事，纵深也只设置了少量防空降障碍物。
1944年3月德军部署在法国的装甲部队只有一个满员的装甲师，即第21装甲师。希特勒1944年4月判断诺曼底将是盟军的登陆地点，要求加派兵力，隆美尔根据这一指示，将原驻圣洛的第352步兵师调到诺曼底，正是这个新调来的精锐师给在“奥马哈”滩头的美军带来灭顶之灾。
德军不仅兵力薄弱，而且高层将领之间对于抗登陆的方针也一直存在分歧。西线总司令龙德施泰德元帅主张将主力部署在纵深，采取反击战术来抗击登陆；B集团军群司令隆美尔元帅则主张将主力部署在滩头，依托海滩工事歼敌于滩头。两人争执不下，互不相让，最后只好采取折衷方法，一部分部队部署于滩头，一部分部队部署于纵深，这种兵力部署无论在滩头还是在纵深，都无法形成优势兵力，既无力在滩头阻止盟军的登陆，也无力组织反击，为日后的失败埋下伏笔。
更严重的是由于两人对装甲部队的使用也存在分歧，希特勒一怒之下将原归隆美尔指挥的西线机动兵力4个精锐装甲师改由最高统帅部指挥，这一决定实际上剥夺了西线将领对装甲部队的指挥，使隆美尔失去了最令盟军心惊胆战的反击力量。
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