奧馬哈海灘同猶他海灘相比，簡直是天壤之別，是五個登陸灘頭中損失最慘重的，有“血腥的奧馬哈”之稱。正因爲如此，1994年紀念諾曼底登陸五十週年的會址就設在奧馬哈海灘上。好萊塢著名導演斯皮爾伯格拍攝的經典戰爭影片《拯救大兵雷恩》的片頭那二十多分鐘令人震撼的戰爭場面，反映的正是奧馬哈灘頭上所發生的慘烈戰鬥。
奧馬哈位於猶他海灘的東面，科湯坦半島南端維爾河口到貝辛港之間長6.4千米的海灘，海岸是三十多米高的懸崖陡坡，有四個被海水沖刷出的深谷，成爲通向內陸的天然出口，海灘上高低潮之間的落差約爲270米，海灘是硬質沙地，上面築有高聳的鵝卵石堤岸，後面是沙丘，草地，樹林，唯一通向內陸的道路沿途有三個小村子，村舍都是用厚石砌成，四周是一片田野，田間土埂上長滿了小樹，這就是諾曼底地區特有的樹籬地形，易守難攻。
德軍充分利用有利的自然地形構築防禦工事，在低潮線到高潮線之間設置了三道障礙物，還混雜有大量水雷，在卵石堤岸上築有混凝土堡壘，在堡壘前有蛇腹形鐵絲網和地雷，四個出口都用地雷和鋼筋水泥障礙物封死。海岸上有16個堅固支撐點，配有機槍和反坦克炮，懸崖上還構築暗堡，內有威力極強的88mm火炮，炮火殺傷範圍可以覆蓋整個海灘，在霍克角懸崖上還有6門155mm海岸炮，對海上軍艦的活動構成極大威脅。
盟軍之所以選擇這裡登陸，是因爲從維爾河口到阿羅門奇之間正處在美軍猶他海灘和英軍海灘當中，位置非常重要，而這段32千米長的海岸只有這一段還勉強可以登陸，其餘地段都是懸崖絕壁根本無法登陸。此外盟軍認爲這裡的守軍是第716海防師的一個團，既無裝甲部隊，又無機動車輛，士兵又多是後備役，戰鬥力很差。
實際上，李默爲加強諾曼底地區的防禦力量，從聖洛調來精銳的野戰部隊第352步兵師，該師的一個主力團就部署在奧馬哈，而盟軍情報機關直到登陸部隊出發後，才查明第352師的去向，爲時已晚。
在奧馬哈登陸的是美軍第5軍第1師和第29師的各一個團。由霍爾海軍少將指揮的o編隊負責運送。6月6日三時到達換乘區，當時海面上風力五級，浪高12米，有10艘登陸艇因風浪太大而翻沉，艇上所載300名士兵就在海面上掙扎。沒有翻沉的登陸艇上的士兵絕大多數人都暈了船，再加上海水打進艇內，士兵們又冷又溼，當到達海灘時，士兵們已經精疲力盡。
更糟糕的是盟軍在登陸前的火力準備中，最初爲達成戰術上的突然性，在預先航空火力準備時沒有對這一地區進行轟炸。6月6日五時五十分，由2艘戰列艦、4艘巡洋艦、12艘驅逐艦組成的艦炮火力支援艦隊實施四十分鐘的艦炮火力準備，可由於害怕霍克角德軍岸炮射擊，軍艦隻是在遠距離上進行射擊，準確率很低。
六時由480架B—26轟炸機對德軍防禦陣地進行直接航空火力準備，投彈達1285噸，但當時雲層又低又厚，飛行員怕誤傷己方部隊，故意延遲30秒投彈，結果1285噸炸彈都落在5千米外。所以德軍的防禦工事和火力點大都完好無損，當盟軍的火力準備剛一結束，德軍的炮火就開始射擊了。
計劃伴隨登陸兵上陸提供及時火力支援的水陸坦克，在西段的32輛中有27輛在下水後的幾分鐘裡就因風浪太大而沉沒，餘下的5輛中有2輛是駕駛員技術高超戰勝風浪駛上海灘的，另3輛要歸功於一位坦克登陸艇長的主動精神，他見第一輛坦克剛下水就在風浪中沉沒，立即命令關上艇首門，將餘下的3輛直接送上海灘。
在東段指揮員見風浪太大，水陸坦克無法下水，就命令將坦克直接送上海灘，但這樣一來到達海灘的時間提前了，爲了等待配合作戰的裝甲車輛，坦克登陸艇不得不在海岸附近徘徊等待，德軍抓住機會猛烈炮擊，擊沉了2艘坦克登陸艇，直到六時四十五分，水陸坦克和裝甲車輛才駛上海灘，可剛上海灘，就被德軍炮火摧毀了好幾輛。
接着第一波1500名士兵開始突擊上陸，因爲海中有一股向東的潮汐，以及岸上迷漫的硝煙，使得士兵難辨方向，隊形也變得混亂。上陸時士兵們要先趟水涉過一米多深，50至90米寬的淺水區，再要通過180至270米寬毫無遮掩的海灘，才能接近到堤岸，而且這一切都在德軍密集而猛烈的炮火下。
所以在最初的半小時裡，這1500名士兵根本無法投入作戰，只是在淺水中，海灘上爲生存而苦苦掙扎。在第一批登陸的8個連中只有2個連登上預定海灘，但也被德軍的火力壓得擡不起頭。
由工兵和海軍潛水員組成的水下爆破組，傷亡慘重，裝備丟失損壞嚴重，但仍克服困難冒着德軍炮火開始清除障礙物，在東段開闢出兩條通路，在西段開闢出四條通路，可惜在漲潮前來不及將通路標示出來，後續登陸艇一直找不到通路，擁塞在海灘上聽任德軍炮擊。
第二波於七時到達海灘， 正逢漲潮，德軍炮火非常準確猛烈，完全將登陸部隊壓制在狹窄的灘頭。兩小時里美軍在西段沒有一個人衝上海灘，在東段也僅僅佔領9米寬的一段海灘。海面上擠滿了登陸艇，秩序異常混亂，海灘勤務主任只好下令只許人員上陸，車輛物資一律暫時不上陸。
此時美軍第1集團軍司令布萊德利根據幾份零星的通信和軍艦瞭望哨的報告，知道登陸遇到極大困難，勝利幾乎不可能了，他打算放棄在奧馬哈的登陸，讓美軍第5軍後續部隊在猶他海灘或英軍的灘頭上陸。
然而就在這時，局勢發生了轉機，擔任艦炮火力支援的美國海軍見陸上的官兵死傷累累，岸上火力控制組和海軍聯絡組都沒有消息，意識到海灘上形式已極爲嚴峻，17艘驅逐艦充分發揮主動精神不顧擱淺、觸雷和遭炮擊的危險，駛到距海灘僅730米處，進行近距火力支援。