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隆美尔非常清楚盟军此时拥有强大的空降兵团，因而盟军的任何登陆行动都不仅会有登陆艇，还会有滑翔机和伞兵部队。冬季时，一个由地质学家和地理学家组成的特别大队考察了法国北部沿岸。在一些工程师和托特组织的帮助下，德军将把索姆河到卢瓦尔河的河谷和港湾用洪水淹没，把水草地变成沼泽，将沼泽变成湖泊；那些地方，特别是在半岛东部，足以将伞兵部队淹死。在较干的一些地方，德国人把锋利的木桩埋入地里，并用网状绳子将它们连接起来，使其像一张巨大的捕鸟网。到6月初为止，500万根桩子被设置在法国北部，另有4 500万根已列入计划。5月5日，隆美尔拒绝了第15集团军要求让空军参观这些障碍物的提议，他非常清楚这些工事的有效性值得怀疑。隆美尔和他的助手斯派德尔承认，这些工事的作用主要是心理上的，因为它们可以提高防御者的士气。
没有部署部队的“大西洋壁垒”是毫无用处的。1943年，德国部署了像海岸防卫师这样的守备部队，这些部队是由一些年岁大而不能在陆军师服役的人员组成的。例如部署在诺曼底奥恩河口的第711师大都由二级预备人员组成，他们出生在1901年左右，在战争爆发前没有经过军事训练。一旦有敌人入侵的迹象，这些守备部队就由被称为“胃师”（因为这些人身体有残疾而不能服其他形式的兵役）的人员进行补充。像最著名的第70师就完全是由患有胃溃疡的士兵组成，这些人集中在一些特定的兵团，能够统一领取无酸军用食品。在1943—1944年的冬天，海岸防卫师得到了由苏联囚犯中的志愿者组成的奥斯托奔营的增援；部署在科唐坦半岛东岸的第709师得到8个格鲁吉亚营的补充；而第275师则有8个不同国家的分队，这些分队主要来自高加索和中亚地区，还有一小群弄不清方向的藏族人，他们是1941年在哈萨克边境放羊时被苏联军队征召入伍的。有一些奥斯托奔营士兵对战争明显抱有漠然视之的态度，但也并不是全部如此。1944年5月18日，在视察科唐坦半岛西南海岸线的第77师时，隆美尔对鞑靼营被训练后成为部队的示范营留下很深的印象。到1944年5月为止，德军已组成34个守备师，他们被部署在“大西洋壁垒”从加来到比亚里茨之间。
1943年下半年，德国炮兵在他们的阵地建造防御工事。炮兵阵地被做了伪装以躲避空袭
隆美尔不愿静等盟军舰队进攻，他更愿让德国海军和空军在海峡中主动进行攻击。到了1944年6月，德国海军在大西洋和英吉利海峡沿岸已经只剩下4艘驱逐舰、4艘大鱼雷舰、35艘摩托鱼雷艇、50艘潜艇以及450只更小的船只（诸如武装的拖网渔船、沿海航船等）。尽管在数量上远远少于盟军，但它们仍有用武之地。在1943—1944年的冬天，德国海军在海峡布洛涅到瑟堡之间布设了16个雷区，而在靠近海岸的地方则布设了更多的小型雷区。但是由于大多数水雷都安装了一个计时装置，80天后就自动失效，以至于到6月时这些水雷失去功效已超过了两个月。一旦探知敌军将要发动进攻，德国海军就打算用摩托鱼雷艇在盟军所经的水路上布设轻型“牡蛎雷”，这种设备在船只经过引起水压变化时就会发生爆炸。潜艇、驱逐舰和鱼雷艇则可从盟军护航舰的侧面进行攻击。
一张诺曼底海滩防御工事的空中侦察照片，显示了德军所布置的各种不同的障碍物。在登陆日，登陆艇靠近海滩之前，盟军的工程师已经清除了很多人
德军最严重的缺陷是空中力量。早在1944年4月1日希特勒就已向第3航空队（负责西北欧战场）司令胡戈·施佩勒元帅保证第一批1 000架“梅塞施密特”Me262式喷气式战斗机即将完成生产，可到了6月施佩勒仍然在等待。他的空中力量名义上有500架飞机，但其中只有160架能够战斗（90架轰炸机和70架战斗机）。尽管战斗力下降了许多，但施佩勒还是指挥了30万人，其中10万人在第3航空队加强了高炮部队——一支比空中战斗中队对敌人飞机更具有威胁的部队。另外，施佩勒还指挥一支新型战备反击部队——V1火箭部队，其发射装置正在加来和勒阿弗尔之间的地区以及科唐坦半岛北部海岸地区建造。最初打算在1944年4月20日希特勒生日那天将该型火箭投入使用，但由于生产延期，一直推迟到6月13日才进行了首次攻击。