Следующий, и заключительный, этап кампании начался 5 июня, на второй день после того, как немцы вошли в Дюнкерк. Прелюдия к новому немецкому наступлению была сама по себе удивительной. Немецкие бронетанковые войска, наступавшие до этого в северо-западном направлении, были необычайно быстро повернуты на юг для нанесения нового удара. Такая быстрота перегруппировки в новом направлении является свидетельством того, насколько увеличившаяся подвижность в результате механизации войск может революционизировать стратегию.
Немцы начали наступление против нового фронта, который оставшиеся французские армии удерживали вдоль рек Соммы и Эны. Этот фронт по своей протяженности был больше первоначального фронта, в то время как имевшихся для его обороны поиск было значительно меньше. Ведь французы потеряли 30 дивизий и лишились помощи союзников, если не считать застрявших во Франции двух английских дивизий. Вейган, заменивший Гамелена, собрал всего 66 дивизий, из них 17 дивизий были расположены на сильно укрепленной линии Мажино, к которой примыкала импровизированная линия обороны вдоль Соммы и Эны.
На этом втором этапе группе армий Рундштедта суждено было снова играть решающую роль, хотя, согласно плану, перед ней такая задача не ставилась. Вначале Боку были выделены шесть из имевшихся десяти танковых дивизий. Сражение по мере его развития приняло в результате ударов Бока, отвлекших на себя внимание противника, такой характер, что на долю Рундштедта выпала главная роль. Перемещение основных усилий в ходе сражения на участок Рундштедта явилось еще одним доказательством способности немцев быстро изменять направление главного удара, что стало возможным благодаря наличию танков.
Армии Бока начали наступать 5 июня, но группа армий Рундштедта только через четверо суток. Такая задержка объяснялась тем, что Рундштедту потребовалось больше времени на перегруппировку своих войск. Развитие успеха Бока на направлении главного удара не было таким быстрым и глубоким, как на правом фланге, где танковая дивизия Роммеля на третий день утром прорвала французскую оборону.
Этот быстрый прорыв, которого ни один ортодоксальный противник не мог ожидать со стороны Роммеля, во многом объясняется его дерзостью. Роммель попытался сделать и сделал то, что вряд ли считалось бы практически возможным при проведении любой штабной игры. На участке Роммеля французы взорвали все шоссейные мосты через р. Сомму, но не тронули два железнодорожных моста, надеясь использовать их при контрнаступлении, которое они все еще мечтали организовать. Казалось, было мало риска в сохранении этих мостов неповрежденными, так как одноколейный железнодорожный путь проходил вдоль двух узких дамб, которые тянулись на полтора километра через болотистые приречные луга. Даже для пехоты наступать через такие мосты было все равно что идти по туго натянутому канату. И все же Роммель, захватив перед рассветом мосты и закрепившись на противоположном берегу реки, снял рельсы и шпалы и затем под артиллерийским огнем направил свои танки и транспорт вдоль этих «туго натянутых канатов». Произошла всего лишь одна задержка на полчаса, когда танк был выведен из строя огнем противника при подходе к одному из мостов.
К исходу первых суток Роммель прорвал оборону противника на глубину 13 км, на вторые сутки — на 32 км, на следующие сутки он продвинулся еще на 50 км, двигаясь колонными путями и обходя таким образом обороняющиеся узлы дорог. Этим глубоким прорывом 10-я французская армия была разрезана пополам. Через расширившуюся брешь устремились другие немецкие дивизии. В ночь на четвертые сутки, 8 июня 1940 г., Роммель достиг Сены южнее Руана, совершив 65-километровый обходный маневр и преодолев дезорганизованную и бессистемную оборону, которая была поспешно создана французами на под ступах к Руану и Сене. Переправы были захвачены до того, как французы успели привести свои ряды в порядок и организовать оборону этой широкой водной преграды. 10 июня дивизия Роммеля круто повернула и, совершив 80-километровый бросок и западном направлении, к вечеру того же дня вышла к побережью. Этим маневром были отрезаны пути отступления левого крыла 10-й армии в составе пяти дивизий (включая 51-ю шотландскую дивизию). Окруженные в районе Сен-Валери, французские войска были вынуждены сдаться в плен 12 июня.
Тем временем главный удар, наносившийся правым крылом с рубежа Соммы в южном направлении, сопровождался трудностями. Удар осуществляли два танковых корпуса Клейста, наступавшие с уже захваченных плацдармов через Сомму у Амьена и Перопна. Этим ударом немцы рассчитывали захватить французские войска в клещи. Правофланговая обходящая группировка немцев у Амьена в конце концов прорвала 8 июня французскую оборону, и немецкие войска устремились на юг, к низовьям Уазы, левая же обходящая группировка была остановлена сильным сопротивлением французов севернее Компьена.