不列顛戰役的第一個階段是“英吉利海峽之戰”。 1940年7月10日，德軍出動近千架轟炸機針對英國南部的沿海城鎮和泰晤士河口地區實施轟炸，導致英國大約4萬噸船沉沒，但是英國皇家海軍沒有遭受重大損失。本次行動，大約有180架德國飛機被擊落，與此同時，英國損失了70架戰鬥機。第二波大型攻擊被希特勒命名為“鷹”行動，幾乎動員了德國空軍所有力量。8月1日，他簽署第17號指令，命令納粹德國空軍“控制的所有部隊在可能的最短時間內擊敗英國空軍”。受到惡劣天氣的影響，“鷹”行動被迫推遲到8月8日。然而因為德國所制定的戰略戰線過於長，因此空戰一開始，納粹德國就遭受了挫折。8月12日，納粹德國空軍襲擊英國皇家空軍的機場，但由於英國雷達裝置的使用，德國並沒有取得實質性效果，納粹德國空軍損失了31架飛機，而英國空軍只損失了22架飛機。鷹日那天，納粹德國空軍在黑暗中攻擊了英軍生產噴火式戰鬥機的軍工廠，但還是德國損失程度大於英國。德國損失45架飛機，英國損失了13架。在後續的戰鬥中，德國的損失越來越大。8月14日，納粹德國空軍向哈爾德報告：“戰鬥機損失的比率是1：5，對我們有利……我們不難補償我們的損失，而英國人也許無法彌補他們的損失。”
因此，在8月15日德國空軍元帥戈林開始修改計劃，更換指揮官。戈林向指揮官們概述了不列顛空戰的第三階段目標：英國皇家空軍戰鬥機機場。戰役打響後，英國皇家空軍損失慘重，位於戰鬥機基地最前線的曼斯頓機場失去了戰鬥力。此後，英國空軍基地不斷受襲，10天之內英國戰鬥機司令部在連續的防禦戰中損失了290架飛機，納粹德國空軍則損失了380架飛機，但只有一半是戰鬥機。
如果希特勒不做出轟炸倫敦的決定，德國空軍很可能會贏得勝利。但丘吉爾拒絕坐到談判桌前的強硬態度激怒了希特勒，他決定空襲大英帝國的首都，摧毀英國人的戰鬥意志。於是，不列顛空戰的高潮來了，9月15日，德國組成了轟炸機部隊，包括200架轟炸機，在大量戰鬥機的護航下向倫敦飛去，但英國空軍成功攔截並擊退了納粹德國。一直到9月30日，納粹德國空軍戰鬥機護送轟炸機每天不分晝夜地轟炸英國的首都，造成4萬平民傷亡，但空襲倫敦不僅沒有讓英國徹投降，反而使得英國民眾同仇敵愾，在政府的領導下有序生活。9月17日，希特勒宣佈推遲登陸英國本島的“海獅”行動。
在空戰的最後階段，德國納粹空軍仍不斷襲擊英國的城市。但並沒有取得實質性效果，反而德國所付出的代價越來越大。
大不列顛空戰雖然英德勢力看似懸殊，但因為德國的戰線過長、英國使用了先進的雷達技術、德國最終的錯誤決策以及英國軍民的堅持抵抗精神，使得在軍隊上有如此大的優勢的納粹德國失敗。