Onze mille avions avaient été engagés dans l'opération Overlord. Noyés dans cette masse, une centaine d'appareils français participèrent pleinement à l'assaut initial. La mission fixée au groupe Lorraine était de tendre un immense écran de fumée (d'où le nom de code de l'opération : Screen Smoke) entre la flotte alliée et la côte française afin d'empêcher l'ennemi de prendre l'exacte mesure de l'invasion. Six autres groupes participèrent à Overlord : trois de chasse, équipés de Spitfire (Île-de-France, Alsace, Cigognes*), deux de bombardement lourd, équipés de quadrimoteurs Halifax (Tunisie, Guyenne), un de bombardement léger, équipé de bimoteurs Boston, comme le Lorraine (Berry).
Tous entrèrent en action dans la matinée du 6 juin contre
les premiers éléments allemands qui tentaient de se regrouper
en avant du gros des troupes. Les groupes de bombardement déversèrent
leurs cargaisons, permettant ainsi aux troupes alliées débarquées
de progresser à partir des plages ; les groupes de chasse assurèrent
une mission de "couverture", pour dissuader les avions ennemis
d'intervenir. Les chasseurs n'aperçurent les premiers Junkers que
le lendemain ; ils les forcèrent à rebrousser chemin après
un bref engagement. Ce premier succès en annonçait d'autres.
Normandie devient "Normandie-Niemen"
Le 1er janvier 1944, réorganisé et étoffé
il comprend désormais quatre escadrilles et 51 appareils), le groupe
Normandie devient "Régiment Normandie". Après
avoir pris part à l'offensive soviétique en Biélorussie,
il est équipé de Yak-3, le
chasseur emblématique de l'Armée Rouge, réservé
aux unités d'élite.
Le 28 novembre 1944, après les opérations en Prusse-Orientale
et le remplacement de Pouyade par le commandant Delfino, Staline décide
que Normandie s'appellerait "Régiment du Niemen" pour
marquer son rôle dans le franchissement de ce fleuve par les troupes
soviétiques. Le groupe français est désormais baptisé
"Normandie-Niemen".
* Les deux premiers appartenaient aux FAFL, le troisième à l'ancienne armée d'Afrique.