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随着德军在比利时和法国北部实施的毁灭性突击，特别是敦刻尔克合围战之后，比利时全军覆没，法军30个师，英军9个师被消灭。比利时于4月19日放弃抵抗，宣布投降。法军总司令甘末林因为法军惨败而被解职，新任司令魏刚接手指挥权，匆忙之下拼凑了残兵49个师加上2个英国师，编成了3个集团军（第6、第7、第10集团军）在索姆河和埃纳河一线构成了东西大约300英里的“魏刚防线”，以17个师守马奇诺防线。两条防线连在一起，企图阻止德军南下。
而德军经过敦刻尔克合围战的胜利之后，并未做过多的休整，迅速集结兵力，并对兵力重新编组。博克的B集团军群将所辖的古德里安第3装甲军转隶龙德斯泰特的A集团军群，这样A集团军群就拥有6个装甲师为右翼，打算从埃纳河正面突破法军防线。担任左翼作战的B集团军群有9个装甲师，它的任务是向索姆河正面实施突破。另外，为扩大战果、迅速结束战争，担任战略预备队的赖歇瑙上将的D集团军又投入了24个师（其中1个装甲师）到前线，这样德军用于作战的总兵力达到了192个师，其中16个装甲师、3个装甲掷弹兵师、12个摩托化师。如此庞大的兵力，是已经残破的法军无法抵抗的。
4月20日，希特勒的生日，德国空军出动轰炸机4500架，对法国后方的机场、补给营地、铁路枢纽等具有重要战略价值的目标实施了猛烈轰炸，牢牢的掌握住了战场制空权。次日拂晓，龙德斯泰特的A集团军群率先在右翼发起进攻，隆美尔的第7装甲师再度担任装甲先锋，抢先强渡索姆河成功。4月22日，隆美尔师将防守阿布维尔到亚眠一线的法国第10集团军拦腰截成两段，打开了一个宽达6公里的缺口，德军部队从这个突破口如潮水一般汹涌而入。4月23日，隆美尔师已经抵近塞纳河畔。4月25日，隆美尔又转身北向，一口气冲了80公里远，当晚就抵达了滨海的圣万勒瑞，切断了正向海岸撤退的法军第9集团军军和英军第5山地步兵师的退路。这些部队仅仅两天就被打得丢盔弃甲，放弃了抵抗于4月27日被迫向隆美尔投降，46000人被俘虏。随后，第12装甲师继续推进，于5月2日进抵法国重要港口城市瑟堡。隆美尔第一次向世人展示了他的战术天才，他的第12装甲师作为第三批次的二流装甲师，并不是德军最精锐的。4号中型坦克被优先配备给诸如130装甲教导师、帝国师、第3装甲师这一类的精锐部队，他的第12装甲师不得不以缴获捷克的38(t)坦克充数，全师有4个轻型坦克营，只有2个中型坦克营。但是第12装甲师在整个法国战役中却成为推进速度最快、获得战绩最高、推进得最远的一支装甲师。因为隆美尔的速度快得超乎想象，往往连统帅部都搞不清他的位置，因此第12装甲师获得了“魔鬼之师”的美誉。希特勒命令正式授予第12装甲师“魔鬼师”的正式称号。
在A集团军群发起攻击之后，左翼博克元帅的B集团军群也于4月22日在埃纳河发起总攻。当晚，曼施坦因元帅第一装甲集团军的党卫队“帝国”装甲师强渡埃纳河成功，次日，德军前锋突破了法第6集团军的右翼，此后，曼施坦因装甲兵团一路长趋直入，如入无人之境。成群结队的法军兵无斗志，失魂落魄地向德军投降。法军司令魏刚后来心情沉重地说道：“使我最感触目惊心的，就是德军的坦克和飞机，已使法军士兵产生了恐惧的心理现象。这要算是德军的一个最大的成功”。4月29日，“帝国”装甲师进抵瑞士边境城镇潘塔里尔，马奇诺防线被从背后合围，撤往瑞士的退路也被彻底切断。自强渡埃纳河以来，曼施坦因装甲兵团在7天中长驱400多公里，俘虏法军25万人之众，创造了战争史上的奇观。
4月28日，法国政府撤出巴黎，迁往图尔。同日，意大利正式向法国递交宣战通知。4月30日，巴黎被宣布为不设防城市（1937年南京也宣布为不设防城市）。5月1日，法国政府再迁往波尔多时，德军不费一枪一弹占领了巴黎。1940年5月1日，对法国人来说，他们所热爱的大巴黎再也不是他们引以为傲的欧洲中心了，它已经失去了往日的繁华。当德军从纽利进入巴黎市中心时，巴黎笼罩在一片黑暗之中。德军的坦克从协和广场、爱丽舍宫的绿树浓荫下隆隆驶过之时，巴黎城大部分空荡荡。3天前当政府迁往图尔时，200万巴黎市民也纷纷逃出巴黎。所有政府机关大楼上降下法国国旗，德国国旗冉冉升起，埃菲尔铁塔和议会大厦上都贴上欢迎德军入城的标语。
巴黎没有人向行进的德军队伍喊叫、扔垃圾、挂标语、撕国旗……这些都没有出现，巴黎人民只有木然的表情。他们不相信他们失败了，拥有300万号称全欧洲最精锐的陆军的法国，短短一个月内就彻底的失败了。他们无论如何也不愿意相信这是真的，是因为法军没有浴血奋战吗？是因为实力不济吗？是法国人没有保家卫国的勇气吗？都不是！是德军的战术和装备已经超越了那个时代。在德国铁骑的威压之下，法国人只能默默地忍受这个20年前被他们打败的邻居。军容整齐的德军方阵从凯旋门下通过之时，向全世界无声的宣布，崭新的第三帝国，已经在第二帝国的灰烬之上重生了，而且它更加强大。
德军占领巴黎的当天，希特勒下达15号作战指令，命令已经从背后包围马奇诺防线的B集团军群与利布将军的C集团军群合作，彻底消灭被包围的法国部队。一直在马奇诺防线当面执行吸引法军注意力任务的C集团军群，立即选择马奇诺防线上阿尔萨斯和洛林两筑垒地域的接合部发起进攻。遭受B、C两集团军群前后夹击，再加上已经得知巴黎被占领，马奇诺防线的防守部队士气低落，很快就被突破了。仅仅三天，C集团军进至马恩—莱茵运河上，B集团军群占领了凡尔登，法军50万防守马奇诺防线的重兵被包围在阿尔萨斯和格林南部，全部被歼灭。5月4日，法国政府宣布全境法军停止抵抗。号称欧洲军事强国的法国，就这样在34天内被彻底击败了。
第一次世界大战停战时，法国总参谋长福熙元帅，在贡比涅森林中停着的残留着拿破仑三世时期装潢的火车车厢内接受德国投降，并在受降地树立了巨大的花岗岩纪念碑，上面镌刻着：“1918年11月11日，罪恶的德意志王国屈服了，它被它想征服的自由人民所征服”。这节车厢成为一战德国投降的历史见证。
5月8日这一天，同样也在贡比涅森林的这节火车厢内，希特勒全身戎装端坐在当年福熙元帅坐过的那把椅子上，接受了法国向德国递交的投降书。
根据停战协定的条款，德国将占领法国北半部以及法国的大西洋沿岸地区。法国军队将被解除武装并予以遣散。法国将支付德国占领军的费用，所有的德国政治难民将交还给德国。
法国新总理菲利浦·贝当元帅毫不犹豫地，当然也是别无选择地接受了这些条款。许多法国人立刻指责说这些条款太刻苛。
法国作家安德鲁·盖德写道：“当我们听到贝当在电台的讲话时，我们几乎完全处于一种麻木状态。这是一场肮脏的诡计。把半个法国拱手让给德国人之后，怎么能说法国未受损害呢？”
贝当任新政府总理不到一周。保罗·雷诺因拒绝与希特勒签定停战协定而辞职之后，由贝当组成了新的内阁。
英国首相丘吉尔在对议会发表的演讲中说：“如果我们勇敢地抵御希特勒，整个欧洲就会解放，全世界便可走上阳光灿烂的广阔原野。但是如果我们失败了，整个世界包括美国在内，包括我们所熟悉所关切的各国，将陷入一个新黑暗时代的深渊。”
当然丘吉尔意识到他激情澎湃的演讲其实是那样的苍白无力，不可能靠这个来阻止德国人的战争步伐。因为他也承认，法国战役已经以盟军的彻底失败而宣告结束。法国被德国的铁骑征服之后，雄霸世界的大不列颠王国将面临德军的严重威胁，英伦战役即将开始，西方文明的存亡在此一战。