法國被分為北部的德國佔領區和南部的“自由區”，兩個區域名義上都由貝當領導的法國殘存政權管轄。法蘭西第三共和國被貝當領導的殘存政權取代，這一政權通常被稱作“維希法國”。1940年6月18日，為了回應納粹德國政府委任法國新政權，正在倫敦的法國國防部副部長戴高樂發表了《6月18日呼籲》演說。在演說中，戴高樂拒絕承認貝當政權的合法性，開始組織自由法國政府。
戴高樂
法國海軍總司令弗朗索瓦·達爾朗海軍元帥向英國保證稱，根據停戰協議的條款，停泊在土倫的法國艦隊不會落入德國人手中。然而英國人質疑這一承諾，擔心德國將奪取停泊在維希法國和北非港口的法國海軍艦隊, 並將之用於入侵英國本土的海獅作戰登陸計劃。法國投降不到一個月，英國皇家海軍在凱比爾港海戰攻擊了駐紮在北非的法國艦隊。1940年5月，英國參謀長委員會得出結論稱一旦法國崩潰，除非能夠從美國獲得“全面的經濟和財政支援”，否則“繼續戰爭無法獲得任何勝算”。丘吉爾對美國援助的渴望在當年9月促成了兩國間的《基地-驅逐艦交換協定》，成為後來《大西洋憲章》的基礎。
法國各地的佔領狀況一直持續到1942年底。當年11月，盟軍發動火炬行動登陸作戰，入侵北非西部。為了確保法國南部安全，德國和意大利實行安東方案，德國意大利瓜分佔領了維希法國，隆河東部領土和科西嘉島為意大利軍隊佔領。1944年6月，盟軍發動霸王行動登陸法國北部的諾曼底，隨後在8月15日沿法國地中海沿岸發動龍騎兵行動作戰。盟軍的登陸使法國中部和西部的德軍部隊面臨被切斷與本土聯繫的危險，其中大多數部隊開始向德國撤退，但法國大西洋海岸上的德國潛艇洞庫在盟軍包圍下堅守至德國投降。盟軍於1944年8月24日解放巴黎，到了1944年9月已解放法國的大部分地區。
自由法國臨時政府宣佈重新成立一個臨時的法蘭西共和國，以確保消亡的第三共和國得以延續。臨時政府以法國內地軍作為軍事幹部以及訓練有素的兵員，使得招募的法國解放軍迅速發展至極大規模，得以參加盟軍向萊茵河的進軍以及入德作戰。儘管法國經濟因德軍佔領仍處於瓦解狀態，但租借法案保證法軍有足夠的裝備和後勤保障。法軍在1944年夏天有50萬人，到了歐洲勝利日時已超過130萬人，成為歐洲的第4大盟軍部隊。
法國第2裝甲師作為自由法國部隊參與霸王行動作戰與巴黎解放，之後在1944年11月23日解放斯特拉斯堡，實現了指揮官菲利普·勒克萊爾上將四年前的“庫夫拉誓言”：“我們絕不放下武器，直到我們美麗的旗幟飄揚在斯特拉斯堡大教堂上。”勒克萊爾的部隊在佔領庫夫拉的意大利要塞時剛滿連級規模，到解放斯特拉斯堡時已成為一支裝甲師。法國第1軍是龍騎兵行動中登陸普羅旺斯的自由法國第1集團軍先鋒。第1軍的先頭部隊——法國第1裝甲師是首支抵達羅納河的盟軍部隊（8月25日），同時也是首支到達萊茵河（11月19日）和多瑙河（1945年4月21日）的西方盟軍部隊。1945年4月22日，第1裝甲師佔領巴登-符騰堡境內的維希法國飛地西格馬林根，維希法國政權最後的流亡者被德國人安置在該地的一座霍亨索倫王朝古堡中。
到了二戰末期，法國約有58萬名公民死亡，其中4萬名死於霸王行動最初48小時的盟軍轟炸。1939年至1940年的軍事行動造成了92,000人身亡；1940年到1945年間約有58,000人為自由法國作戰而犧牲。法國公民傷亡中約有40,000名屬於所謂“身不由己的平民“，即德國重新吞併阿爾薩斯-洛林後被國防軍和黨衛隊強徵的該地平民。法國平民傷亡約為15萬人，其中約6萬人死於轟炸、6萬人死於參與抵抗運動、3萬人被德國佔領軍殺害。戰俘和被驅逐的總人數達到約190萬人。24萬人在關押期間死亡，其中據估計約有4萬名戰俘、10萬名因種族被驅逐者、6萬名政治犯、以及4萬名奴工。
