Déjà, dans la soirée du 18 août 1944, certaines unités de la Wehrmacht ainsi que des employés de l'administration, ou simplement des partisans du régime de Vichy, ont commencés à quitter spontanément la ville.

Les forces occupantes étaient alors composées d’une garnison de 20 000 hommes, appuyée par 200 canons de divers calibres et par 80 chars et avions. Environ 15 000 de ces soldats étaient Allemands, tandis que les 5 000 autres étaient des policiers, ou bien des partisans du régime de Vichy, assez peu efficaces au combat.

Au matin du 19 août 1944, les premières tranchées et barricades commencèrent à apparaître dans les rues, avec les premiers affrontements entre les membres de la Résistance française et les Allemands.

Ce même soir, les Allemands abattent quatre membres de la Croix-Rouge, suspectés de collusion avec l’ennemi. Ils étaient arrivés quelques jours auparavant, pour venir en aide aux blessés des deux camps...

Après ces escarmouches du 19 août, la confrontation se transforme en une véritable guérilla urbaine à partir du 20 août. La Résistance française exerce alors une forte pression sur les allemands et dans l'après-midi du le 20 août 1944, elle donne l'assaut sur la prison de la ville de Paris, ainsi que sur le camp de prisonniers du fort de Romainville. Cependant, avant leur retraite, les Allemands en auront abattus la plupart des prisonniers.

Malgré les succès remportés par les combattants de la résistance, les munitions et les armes leurs faisaient cruellement défaut, pendant que dans l’autre camp, les Allemands tentaient de se regrouper et d’obtenir des renforts, afin de réprimer ce soulèvement. Dans la soirée du 20 août fut signé un cessez-le-feu, sous la médiation du consul général de Suède à Paris, Raul Nordling. Les Allemands pourrons alors en profiter pour renforcer leur défense dans les parties de la ville qu'ils contrôlent.

Le 22 août 1944 à 9 heures, sur ordre de Von Koltitz, l'artillerie et les chars allemands rompirent ce cessez-le-feu et ouvrirent le feu sur les zones occupées par les combattants de la résistance.

Quelques heures plus tard, Hitler donna personnellement l'ordre de réprimer ce soulèvement en infligeant un maximum de dégâts à l'ennemi, en personnel et en équipement. Mais les Allemands ne disposaient pas de suffisamment de combattants pour organiser une contre-attaque efficace et malgré leurs bombardements et leurs offensives, les résistants ont réussi à les maintenir dans leurs positions.

Enfin, le 24 août 1944 la 4ème division d'infanterie américaine et la 2ieme division blindée Française, totalisant 16 000 hommes, entrent dans la ville, simultanément. Avec l'aide de l'artillerie et des chars d'assaut, ils viennent a bout des dernières forces allemandes encore à Paris et le 24 août au soir, des combats plus ou moins sporadiques se poursuivirent dans le centre de Paris et dans sa banlieue.

Hitler avait ordonné de faire sauter la ville, mais Von Koltits était sans doute plus préoccupé par son propre destin car il a désobéi à cet ordre. Le matin du 25 août 1944, l’assaut est donné sur le dernier bastion de la défense allemande, situé à l'hôtel Meurice, qui abritait le quartier général du commandement de Dietrich von Koltitz. Von Koltitz s'est rendu aux Alliés avec 11 800 soldats allemands, ainsi qu’environ 4 000 partisans de Vichy.

Paris était enfin libéré.