前线上的战斗风云变幻莫测，而与此同时，在法国本土上，抵抗法西斯统治运功的力量也得到空前的发展，就在盟军诺曼底登陆时，法国国内武装力量总数达到50万人。其中法国共产党是国内抵抗运动的中坚力量，它不仅积极参加抗德斗争，而且组织和宣传群众，领导法国人民举行武装起义。在6月6日盟军开始诺曼底登陆的当天，法共发表了《告人民书》，在人民群众中引起广泛的反响，法国爱国人士纷纷揭竿而起，积极投入起义的洪流。截至1944年7月中旬，起义遍及40个省份。他们配合盟军登陆，破坏德军运输线，炸毁敌人军火库，瓦解敌军后方，消灭占领军。据德国占领军报告，仅在1944年6月6日至7月4日期间，法国起义者就消灭德军7900人。到8月份，法国南部、西南部、西北部和中部的许多省份已获得解放。如果不是法国民族解放委员会和盟军最高司令部的个别领导人一再限制武装斗争的规模，以避免“无谓牺牲”，那么，抵抗运动的作战行动会取得更大成效。
巴黎形势也和法国各地形势一样，出现了可喜的变化。巴黎及其近郊的抵抗组织在巴黎地区的法国内地军司令、共产党员罗尔唐居伊上校的统一指挥下，积极开展武装斗争，不断袭击德国占领军的运输车辆和仓库，破坏供电网和电话线。仅6月8日~25日，他们就进行了93次作战行动。特别是在7月14日这个历史上攻占巴士底狱的重要纪念日，巴黎解放委员会号召全体巴黎市民，参加大规模的反德示威游行。在这一天，尽管维希政府和德国占领当局明令禁止罢工、集会，但是仍有10万人上街游行。法国巴黎是革命的胜地，法国人民在这个值得纪念的日子里，不顾维西政府反动统治的白色恐怖。正如罗尔—唐居伊1944年8月7日所记述的：“对于巴黎军团来说，敌人未曾决定实施拼命抵抗。恰恰相反，1944年7月14日的示威游行成为我们举行起义的前奏。”
8月10日，巴黎铁路工人开始罢工。接着，法国其他地区的铁路工人也跟着罢工，邮电工人、煤气工人、电业工人和公共事业工人也相继发起罢工。8月15日，驻守巴黎的1.5万名警察也加入到罢工的行列。工人们破坏铁路运输，使德军无法调动部队和运送武器装备，也无法从巴黎运出军需物品。
紧接着8月15日，法共机关报《人道报》发表了法共中央书记杜克洛的一篇文章，标题是《夺取巴黎之战》。作者强调指出，“夺取法国首都之战的时刻已经到来。”根据法共中央的指示，8月18日，法国总劳动同盟号召巴黎市民举行总罢工。是日夜，巴黎市区和城郊贴满了宣传画，上面写着共产党议员对人民的号召：“我们号召巴黎和城郊的人民发动起义以求解放。人人参加斗争。这是巴黎地区全体居民的责任。”
当时的巴黎城的德军多达2万人，其中1.5万人防守城郊的环形防线，5000人驻守在城内。他们装备有80辆坦克、60门火炮和60架飞机。8月7日，希特勒撤销了波伊涅布尔格一连格弗尔德将军的巴黎城访司令职务，原因是他与7月20日的暗杀事件有牵连，由冯·肖尔蒂茨将军接任此职。新的城防司令权限比其前任有所扩大，他对希特勒直接负责，主管德国在巴黎的党政军一切大权。为了固守巴黎，肖尔蒂茨采取了一些临时防御措施：把安全部队部署在巴黎的西部和南部，在市区内部署1个机动营。把司令部的工作人员编成“警戒部队”，在交通要道设—些路卡，把一些妇女改编为护士。更有甚者，他把守备部队分别部署在36个支撑点上，准备依托有利地形，阻止盟军的进攻。有意思的是，这位希特勒忠诚的纳粹分子却担心死守巴黎城有可能使闻名世界的古城变成一堆废墟，那么比起他作为纳粹分子涂炭生灵的色当更有罪过，然而弃之逃跑，希特勒肯定不会放过他。鉴于这种情况，他请示约德尔该如何办，后者坚持要他守住巴黎。后来，肖尔蒂茨又请示尚未离职的B集团军群参谋长斯派达尔，斯派达尔告诉他，B集团军群指挥部希望他对巴黎不要做出戏剧性的决定。在这种情况下，肖尔蒂茨玩起了一面布防、一面谈判的拖延战术，以静观战局变化。
8月19日，是值得纪念的汪天，巴黎解放委员会发起了起义的号召，驻巴黎地区的内地军总指挥罗尔唐居伊上校下令武装起义开始。8时，2000名警察首先占领了警察局，逮捕了局长。接着，起义者占领了市政厅、公共大楼和印刷厂。不久，戴高乐派驻巴黎的法国抵抗运动临时代表亚历山大·帕罗迪接管了公共工程部、殖民部、供给部、司法和情报部等部门的权力。
这天的下午，法国抵抗运动的个别领导人，在事先得到巴黎解放委员会和内地军指挥部同意的情况下，就同巴黎的德军城防司令肖尔蒂茨进行停战谈判，并达成暂时协议。帕罗迪还向巴黎市民指出：“敌人昨天还拒不承认我们的内地军，现已要求停战……每个人都要坚守岗位，执行命令……战斗仍在继续。”8月20日，法国共产党、巴黎地区工会联合会、民族阵线、内地军等表示反对缔结停战协定。由于巴黎爱国力量联合行动，继续攻占了火车站、电台和报社，并占领了政府各部和银行的大楼。是日，唐居伊派代表前往美军驻地会见巴顿将军，向他介绍了巴黎的处境，要求立即派兵支援。
巴黎的解放已指日可待，日益盼望着盟军开进城的巴黎市民，不断地举行各式各样反法西斯迎盟军的活动。唐居伊下令要无情地打击敌人。此时，起义规模日益扩大，爱国志士在市内和通往市区的主要道路上筑起了层层街垒和路障。是当天晚上，巴黎市区及市郊的3/4区域获得解放。
与此同时，巴顿将军指挥的第3集团军先头部队占领了巴黎以南30公里处的利穆尔和阿巴永。美军曾设想对巴黎实施钳形包围，让位于右翼的巴顿集团军从东西迂回包围巴黎，左翼穿过塞纳河抵达芒特，两翼部队在巴黎以北会师。然而，已从阿尔及尔到达法国瑟堡的戴高乐函告艾森豪威尔将军说，他很担心巴黎的警察部队和德军撤离，市内的食品供应发生危机，巴黎因此会出现骚乱。他认为，“确实需要由法军和盟军尽快占领巴黎，即使市区内的战斗会造成一些破坏也要去占领。”他警告说，如果发生骚乱，以后处理事情时很难不发生可能最终妨碍军事行动的严重事件。他提名柯尼希将军担任巴黎军事管制政府总督，以便在艾森豪威尔将军决定立即前进时与他商议占领的问题。艾森豪威尔将军在与柯尼希将军谈话后说：“现在看来好像我们将不得不进入巴黎。布莱德雷和他的情报处长都认为我们能够而且必须开进城去。”
在盟军的高级指挥部，艾森豪威尔将军望一眼地图，又来回的走来走去，在他的面前摊放着来自前线部队的材料，几乎所有的官兵都一致要求进入巴黎，因为进入巴黎这座世界名城无疑是一件至高无上的荣誉，直接派兵进巴黎是一定的，然而，哪支部队进入巴黎更加合适呢？艾森豪威尔将军决定派兵直接进入巴黎，但是派哪支部队首先进城倒是个棘手的问题。因为许多部队都提出要求，把首先进入巴黎看作是一种荣誉，其中呼声最高的是勒克莱尔指挥的法军第2装甲师。该师于8月1日随盟军在法国西北部登陆后，被编入巴顿的第3集团军第15军，参加了对法莱斯的包围，并在尚布瓦与波兰军队会合。这时，第15军的2个师奉命向德勒推进。戴高乐命令勒克莱尔的第2装甲师迅速向巴黎靠近，于是后者便向巴顿提出了要求，未获得批准。这样，勒克莱尔便于8月16日率部离开了美国第3集团军，加入美国第1集团军，被编入第5军。接着，戴高乐又指示这支法国部队，不管美国人同意与否，都要立即向巴黎推进。8月21日，法军第2装甲师仍位于阿让唐地区，与美军先头部队相距约100公里，勒克莱尔命令部队全速前进，如果艾森豪威尔不同意直接进入巴黎，他也要把离巴黎最近的部队留在那里。由于这个原因，主要还是为了照顾法国人的感情，艾森豪威尔将军只好批准由法军第2装甲师进入巴黎。这道命令是8月22日由布莱德雷传达的。没过多久，美军第4师也同时接到命令，沿法国首都南部前进，以夺取巴黎以南的塞纳河诸渡口，并占领南面和东南面的阵地。
8月23日6时30分，北路的勒克莱尔部队作为主力开始向巴黎进发，并加强有1支英国小分队、1个美国骑兵侦察组、1个美军工兵小组和美军第5军的炮兵。在南路进攻的是美军第5军司令部、美军第4师，并加强有2个反坦克炮兵营和2个重型坦克营。盟军在向巴黎进军的路上未遇到德军的有力抵抗。8月24日傍晚，法军第2装甲师和美军第4师开进巴黎。8月25日晨，法军向肖尔蒂茨发出最后通牒，遭到拒绝后，法军于下午1时向德军指挥部发起攻击，迅速消灭了敌人的有生力量，下午3时，摧毁了德军指挥部，活捉了肖尔蒂茨，并将其带到警察局。在那里，肖尔蒂茨代表德军守备部队正式向勒克莱尔将军和唐居伊上校无条件投降，巴黎遂告解放。此次战斗，法国内地军伤亡2356人，市民伤亡2408人，法军第2装甲师伤亡628人；德国占领军亡3200人，伤4911人。
8月25日，巴黎市民早早的打开窗户迎接新时期的到来，人们在门窗上，大街上插满了随风舞动的法国国旗，喜悦的人们四处奔走相告：“法兰西万岁！”戴高乐作为法兰西共和国临时政府首脑，与法军第2装甲师一起进入巴黎，并在国防部大厦设立了指挥部。事先，关于戴高乐能否按时进入巴黎的问题，英美两国政府官员曾有不同意见。有一种想法是把戴高乐进巴黎的时间推迟到能达成某种协议之后。但是，戴高乐清醒地认识到，任何阻止他进入巴黎的企图都是对战斗法国控制法国局势的反对，是对他的权威的否定。因此，他认为在这个大是大非问题上没有妥协的余地。于是，戴高乐在8月中旬通知艾森豪威尔将军，他打算从阿尔及尔到法国。在戴高乐的一再坚持下，盟军远征军最高司令部友好的建议他乘坐美国飞机并在伦敦降落，然后再飞往法国。敏感的戴高乐怀疑这种做法是不想让他进入法国，而并不是一项保护他的专机免遭袭击的措施。于是，他力争要乘自己的座机出发，分别在瑟堡和雷恩着陆。艾森豪威尔将军警告说，盟军的高炮部队很有可能识别不了戴高乐所乘坐的那种飞机，并声明为他的安全承担责任。由于这种情况下，戴高乐不得不按捺住自己急切的归国心情，将登陆法国的计划推迟了一天，8月18日，戴高乐乘机安全抵达瑟堡，并及时赶上了法军第2装甲师，于8月25日进入巴黎。
回到自己祖国的戴高乐将军，在法国首都巴黎举行了规模宏大、气氛热烈的阅兵仪式，从形式上宣告了他对巴黎的领导。但是，美军第5军军长伦纳德·杰罗将军不同意这样做，理由是担心刚刚解放了的巴黎还不安全。然而，戴高乐还是决定去接见群众，不让等候在市政厅外的广大群众失望。在去市政厅的路上，他首先到了警察局，检阅了在巴黎起义中立功的警察部队，然后在市政厅的一个阳台上接见了拥护他的广大市民，随后又接见了各抵抗运动组织的领导人。8月27日，德高望重的艾森豪威尔将军满身戎装，在热情的巴黎市民的欢迎下检阅了驻扎在巴黎的军队。在访问期间，艾森豪威尔考虑到巴黎目前的形势，同意戴高乐和布莱德雷将军一块检阅部队。为了显示力量，艾森豪威尔还决定让开赴法国东北前线的美军第28师列队通过巴黎，接受戴高乐和布莱德雷的检阅。
胜利的法国人民扬眉吐气，8月29日这一天，胜利后的法国人民在凯旋门至圣母院的大街上举行了隆重的阅兵式，以庆祝胜利的到来。法军第2装甲师和美军第28师先后列队通过，接受了戴高乐和布莱德雷的检阅。美军第28师当晚就离开巴黎开赴前线，而法军第2装甲师则按着戴高乐的要求留在巴黎维持战后的治安。
9月3日，戴高乐要求把勒克莱尔的第2装甲师派往法国东面，因为首都已恢复秩序和平静，然而战争还没有结束，法国的部队还必须积极投身于对德作战。从而在整反法西斯的战线上将所有有可能团结的力量团结在一起，摧毁法西斯最后的有生力量则指日可待矣！
尽管如此，从9月8日开始，这支优秀部队又重新回到巴顿的第3集团军第15军，继续同英美军一起并肩作战。
至此，诺曼底登陆战以盟军的胜利而告终。解放巴黎后，盟军乘胜追击，直捣“纳粹”德国腹地，不可一世的希特勒低下了他那曾“高贵”的头颅，德国法西斯的末日即将来临。