În lunile care au precedat invazia, Aliații au pus la punct o amplă acțiune de diversiune, „Operațiunea Bodyguard”, concepută să-i convingă pe germani că zonele de debarcare sunt altele decât Normandia, ci mai degrabă Peninsula Balcanică, sau sudul Franței. În săptămânile care au precedat invazia, pentru a-i convinge pe germani că principala zonă de invazie va fi Pas de Calais și că o a doua zonă de invazie va fi Norvegia, Aliații au conceput un alt plan de diversiune, „Operațiunea Fortitude”. Operațiunea Fortitude Nord trebuia să-i convigă pe germani că Aliații aveau să debarce în Norvegia, iar Operațiunea Fortitude Sud trebuia să-i convingă pe germani că atacul principal avea să fie dat în Pas de Calais. Obiectivul acestei operațiuni de diversiune era acela de a bloca forțele germane departe de Normandia.

A fost creată o armată-fantomă – Grupul I de armate SUA („FUSAG”), localizată în sud-estul Angliei, pusă sub comanda generalilor Lesley J. McNair și George S. Patton. Germanii au fost convinși de existența acestei armate-fantomă cu ajutorul agenților dubli și a traficului radio fals. Germanii aveau o rețea vastă de spioni care lucrau în Anglia. Din fericire pentru Aliați, toți acești spioni fuseseră capturați. Spionii putuseră să opteze pentru cooperarea cu Aliații sau pedeapsa capitală. Cei mai mulți au ales să coopereze și astfel serviciile naziste de spionaj primeau rapoarte despre existența FUSAG și preparativele aliate de debarcare în regiunea Pas de Calais. Pentru a adânci diversiunea, au fost create „tabere” din placaj, populate cu „autovehicule” și „blindate” gonflabile, plasate în regiunile din apropierea porturilor din estul Angliei. Avioanele de recunoaștere germane au putut fotografia în voie aceste „concentrări de trupe”. În același timp, cele mai multe bombardamente navale aliate s-au concentrat în zona Pas de Calais, nu în regiunea Normandiei. La toate acestea s-a adăugat valul de mesaje radio din regiunea învecinată Pas de Calaisului, menită să-i inducă și mai mult în eroare pe germani.

În sprijinul Operațiunii Fortitude Nord, a fost concepută Operațiunea Skye – o amplă activitate radio în nordul Scoției, menită să inducă analiștilor germani convingerea că se organizează o a doua debarcare în Norvegia. Pentru a face față acestei amenințări trucate, germanii au păstrat în Norvegia numeroase trupe, care ar fi putut altfel fi folosite în Normandia.

Ultima parte a planului de diversiune a avut loc în noaptea de dinaintea invaziei: au fost lansate mai multe „regimente de parașutiști” asupra orașelor Le Havre și Isigny, în fapt o armată formată din manechine îmbrăcate în uniforme militare. Aceste manechine i-a făcut pe germani să creadă că a fost lansată o nouă acțiune aeropurtată. Aceasta a blocat trupele necesare întăririi defensivei din Normandia într-o zonă depărtată de plajele pe care avea loc debarcarea reală. În aceeași noapte, două escadrile RAF au creat iluzia unui uriaș convoi naval care ar fi navigat spre Cap d'Antifer (15 mile maritime nord de Le Havre). Această acțiune a fost realizată prin lansarea precisă a unor fâșii metalice fine. Mulțimea de fâșii metalice lăsau să se vadă pe radarele germane un semnal care putea fi interpretat de operatori ca o flotă formată din nave mici care remorcau baloane de baraj.