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同盟國方面：
盟軍最高司令一職原擬由經驗豐富的英軍將領來擔任，但丘吉爾知道登陸後美軍人數會大大超過英軍，所以主動提議由美軍將領來擔任。羅斯福總統原打算讓陸軍參謀長馬歇爾出任，後來考慮到更需要馬歇爾在華盛頓統籌協調，就由馬歇爾推薦時任盟軍地中海戰區司令的艾森豪威爾出任。最高司令部的其他成員有：副司令英國空軍元帥特德，參謀長美國陸軍中將史密斯，副參謀長英國陸軍中將摩根，陸軍司令英國陸軍上將蒙哥馬利，海軍司令英國海軍上將拉姆齊，空軍司令英國空軍上將馬洛裏。
陸軍有4個集團軍：英國第2集團軍，司令爲英國陸軍中將鄧普賽，轄5個軍13個師，在左翼的“金”和“劍”灘頭登陸。加拿大第1集團軍，司令爲英國陸軍中將鄧肯·格雷尼姆，轄1個軍3個師，在“朱諾”灘頭登陸。以上兩個集團軍作爲左翼向卡昂進攻。
美國第1集團軍，司令爲美國陸軍中將布萊德利，轄5個軍14個師，在“奧馬哈”和“猶他”灘頭登陸，作爲右翼向聖洛、卡朗坦進攻，這是主攻方向。該三個集團軍組成第21集團軍羣，由英國陸軍上將蒙哥馬利任司令。這是登陸第一梯隊部隊。美國第3集團軍由美國陸軍中將巴頓任司令，轄4個軍9個師，直屬最高司令部指揮，作爲第二梯隊，將從美第1集團軍開闢的道路投入戰鬥，衝出科湯坦半島，穿越布列塔尼半島，迂迴包抄在卡昂與英軍激戰的德軍，徹底粉碎德軍的抵抗，乘勝佔領法國和比利時。
陸軍總共將投入86個師，其中裝甲部隊有美軍第2、第3、第4、第5、第6和第7裝甲師、英軍禁衛裝甲師、第7、第11、第79裝甲師、第4、第9、第27裝甲旅、法軍第2裝甲師、波蘭第1裝甲師、加拿大第4裝甲師、第2裝甲旅。使用的坦克型號有美製M4A1、M5A1、M3A3坦克，英制丘吉爾、克倫威爾坦克和DD水陸兩棲坦克和M10M36坦克殲擊車、丘吉爾架橋坦克、蟹式掃雷坦克等。
海軍編爲兩個特混艦隊：
西部特混艦隊，主要由美國軍艦組成，共3艘戰列艦，10艘巡洋艦，30艘驅逐艦，280艘其他軍艦，1700多艘登陸艦艇，司令爲美國海軍少將柯克，在貝爾法斯特集結，由美國戰術空軍第9航空隊提供空中掩護。下轄3個編隊：U編隊負責運送美軍第4步兵師在“猶他”灘頭登陸，O編隊負責運送美軍第1步兵師在“奧馬哈”灘頭登陸，B編隊負責運送美軍第29步兵師在“奧馬哈”灘頭登陸。
東部特混艦隊，主要由英國軍艦組成，共3艘戰列艦，13艘巡洋艦，30艘驅逐艦，302艘其他軍艦，2426艘登陸艦艇，司令爲英國海軍少將維安，在格里諾克集結，由英國戰術空軍第2航空隊提供空中掩護。下轄4個編隊：G編隊負責運送英國第50步兵師在“金”灘頭登陸，J編隊負責運送加拿大第3步兵師在“朱諾”灘頭登陸，S編隊負責運送英國第3步兵師在“劍”灘頭登陸，L編隊負責運送第二梯隊英國第7裝甲師在“金”灘頭登陸。
海軍還以7艘戰列艦，2艘淺水炮艦，24艘巡洋艦，74艘驅逐艦組成五個艦炮火力支援大隊，爲五個灘頭提供艦炮火力支援。
空軍除了布萊雷喬中將指揮的美國第2航空隊和康寧漢中將指揮的英國第9航空隊，艾森豪威爾還以辭職相要挾，從英美聯合參謀長委員會手中獲得了由英國空軍上將哈里斯任司令的英國戰略轟炸機部隊和由美國空軍少將杜利特爾任司令的美國駐英戰略空軍第8航空隊的指揮權，這樣最高司令部的空軍兵力就有四個航空隊。
空降部隊爲美國第82、101空降師和英國第6空降師。這是盟軍在歐洲所能集結的最大空降兵力。
爲實施這一大規模的戰役，盟軍共集結了多達288萬人的部隊。陸軍共36個師，其中23個步兵師，10個裝甲師，3個傘兵師，約153萬人。海軍投入作戰的軍艦約5300艘，其中戰鬥艦只包括13艘戰列艦，47艘巡洋艦，134艘驅逐艦在內約1200艘，登陸艦艇4126艘，還有5000餘艘運輸船。空軍作戰飛機13700架，其中轟炸機5800架，戰鬥機4900架，運輸機滑翔機3000架。
德國方面：
德國爲抗擊盟軍的登陸，早在1941年12月起就開始構築沿海永久性防禦工事。
1942年7月20日，希特勒下令從挪威北部至西班牙海岸構築由1.5萬個堅固支撐點組成的防線，也就是所謂的“大西洋壁壘”，希特勒要求在1943年5月1日之前完成，實際上直到1944年5月，除加萊地區外，在960千米廣闊海岸線上，只修築了少數相距遙遠的零星支撐點，在塞納河以東地區完成了68%，塞納河以西地區僅完成了18%。
海岸炮兵方面，德軍部署在法國西部沿海地區的大口徑火炮主要有：格里角地區有4門280毫米和3門381毫米岸炮、維梅納地區有3門305毫米岸炮、桑卡特西部地區有3門406毫米岸炮。而由於盟軍情報機關的卓越努力，使德軍最高統帥部認爲挪威將是盟軍優先奪取的地區，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毫米火炮的炮臺。
此外，德國還有一項優先建設的工程是海峽羣島設防工程，至1944年共建成11座配備38門210毫米至305毫米火炮的炮臺，這一工程在戰略上毫無意義，只是浪費了大量寶貴的人力物力。
因此被德國宣傳部門大肆渲染的“大西洋壁壘”，實際只是徒有虛名而已。倒是隆美爾元帥就任B集團軍羣司令後，非常重視對沿海地區的防禦建設，親自率領特派代表團實地視察了從丹麥、荷蘭、法國的沿海防禦情況，並特別要求前沿防禦要前推至海中，從高潮線開始，在深海中佈設水雷，在淺海中設置障礙物，這些斜插入海的木樁被盟軍稱爲“隆美爾蘆筍”，海灘上則是鋸齒狀的混凝土角錐、坦克陷阱，其間還佈設大量地雷，在能俯視海灘的制高點構築隱蔽火力點，海灘後面的開闊地區，則佈設了大量防機降的木樁，佈置這些爆炸物和障礙物，工程浩大，直到盟軍發起登陸時，僅僅完成了一部分，即使這樣也給盟軍登陸造成了不小損失。
1944年5月，德軍在東線蘇聯戰場有179個師又5個旅，約佔德軍總兵力的65%。在西線的法國、比利時、荷蘭，只有歸西線總司令陸軍元帥龍德施泰德指揮的58個師，其中33個海防師，15個步兵師，8個裝甲師，2個傘兵師。即使再加上由希特勒親自指揮的戰略預備隊2個裝甲師，總共才60個師，約76萬人。
西線司令部所屬的58個師，編爲兩個集團軍羣，共四個集團軍。B集團軍羣由陸軍元帥隆美爾指揮，駐守法國北部，共39個師是西線德軍的主力。下轄第15集團軍，司令是薩爾穆特上將，駐加萊，擁有包括14個海防師，4個步兵師，5個裝甲師在內共23個師；第7集團軍，司令是多爾曼上將，駐布列塔尼半島，擁有包括8個海防師，5個步兵師，1個裝甲師在內共14個師。G集團軍羣，由布拉斯科維茲上將指揮，駐守法國盧瓦河以西地區，共有19個師。下轄第1集團軍，司令爲謝瓦萊裏中將，駐比利時，共10個師；第19集團軍，司令爲鬆德施泰因中將，駐法國南部，共9個師。
西線德軍裝甲部隊總共有10個裝甲師和3個重型坦克營，其中6個裝甲師是由希特勒親自指揮的，而且德軍統帥部認爲坦克不適宜於在海灘使用，所以部署在海灘附近地區的裝甲部隊僅有駐卡昂的第21裝甲師，只有127輛IV型坦克和40輛III型自行坦克突擊炮。
海軍兵力爲驅逐艦5艘，潛艇49艘，遠洋掃雷艦6艘，巡邏艦116艘，掃雷艇309艘，魚雷艇34艘，炮艇42艘，總共才561艘中小軍艦，實力非常弱小。
空軍爲第3航空隊，作戰飛機約450架，其中戰鬥機160架。與盟軍作戰飛機數目相比，處於1：30的絕對劣勢。
在諾曼底地區守軍爲第7集團軍所屬的6個師又3個團，其中3個海防師，戰鬥力較弱；2個步兵師，1個裝甲師，戰鬥力稍強；3個團是2個獨立步兵團和1個傘兵團，總兵力約9萬人。防禦工事也比較薄弱，只構築了若干鋼筋混凝土的獨立支撐點，大部分工事都是野戰工事，縱深也只設置了少量防空降障礙物。
1944年3月德軍部署在法國的裝甲部隊只有一個滿員的裝甲師，即第21裝甲師。希特勒1944年4月判斷諾曼底將是盟軍的登陸地點，要求加派兵力，隆美爾根據這一指示，將原駐聖洛的第352步兵師調到諾曼底，正是這個新調來的精銳師給在“奧馬哈”灘頭的美軍帶來滅頂之災。
德軍不僅兵力薄弱，而且高層將領之間對於抗登陸的方針也一直存在分歧。西線總司令龍德施泰德元帥主張將主力部署在縱深，採取反擊戰術來抗擊登陸；B集團軍羣司令隆美爾元帥則主張將主力部署在灘頭，依託海灘工事殲敵於灘頭。兩人爭執不下，互不相讓，最後只好採取折衷方法，一部分部隊部署於灘頭，一部分部隊部署於縱深，這種兵力部署無論在灘頭還是在縱深，都無法形成優勢兵力，既無力在灘頭阻止盟軍的登陸，也無力組織反擊，爲日後的失敗埋下伏筆。
更嚴重的是由於兩人對裝甲部隊的使用也存在分歧，希特勒一怒之下將原歸隆美爾指揮的西線機動兵力4個精銳裝甲師改由最高統帥部指揮，這一決定實際上剝奪了西線將領對裝甲部隊的指揮，使隆美爾失去了最令盟軍心驚膽戰的反擊力量。
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