Khi mà cuộc xâm lược của Đức đã trở nên quá rõ ràng đối với giới quân sự Anh, thì họ liền bắt tay vào chuẩn bị cho cuộc phản công. Thế nhưng bất đồng sâu sắc lại nảy sinh giữa các phe nhóm trong chính phủ: Lục quân Anh, sau khi trao đổi với Otto Ruge, muốn tấn công vào Trondheim tại miền Trung Na Uy, trong khi Churchill đòi chú trọng vào việc tái chiếm lại Narvik. Cuối cùng quyết định được đưa ra là cho gửi quân đến cả hai nơi như một sự thoả hiệp giữa hai quan điểm.

Chiến dịch tại miền Đông Na Uy

Sau khi Ruge được chỉ định làm Tướng Tư lệnh ngày 10 tháng 4, chiến lược của người Na Uy ở miền đông là đánh cầm chân quân Đức từ Oslo tiến lên phía bắc liên kết với các lực lượng Đức khác tại Trondheim, chủ yếu nhằm tranh thủ cho quân Đồng Minh có đủ thời gian để chiếm lại Trondheim và bắt đầu phản công vào quân chủ lực Đức tại khu vực Oslo. Khu vực lân cận vịnh Oslo do Sư đoàn số 1 Na Uy của thiếu tướng Carl Johan Erichsen trấn giữ. Khu vực còn lại được Sư đoàn số 1 Na Uy của thiếu tướng Jacob Hvinden Haug phụ trách. Do cuộc xâm lăng của Đức khiến cho việc động viên không thể tiến hành một cách chính quy, chỉ có các đơn vị quân Na Uy được hình thành một cách tự phát được đưa vào trận với quân Đức. Nhiều đơn vị đối đầu với cuộc tiến công của Đức là do các sĩ quan do Ruge đặc biệt chọn lựa nhằm thay thế những viên chỉ huy tỏ ra thiếu năng lực trong những ngày đầu của cuộc chiến.[3][54]

Các nền tảng cho chiến lược này của Na Uy đã bắt đầu sụp đổ vào các ngày 13 và 14 tháng 4 khi 3.000 quân thuộc Sư đoàn số 1 (Na Uy) tại Østfold tự ý rút chạy qua biên giới Thụy Điển mà không có lệnh, và bị nước Thụy Điển trung lập giam giữ. Cùng ngày mà Sư đoàn số 1 vượt biên giới, 2 tiểu đoàn thuộc Trung đoàn Bộ binh số 3 đóng tại trại Heistadmoen ở Kongsberg đã đầu hàng. Sư đoàn số 3 (Na Uy) do thiếu tướng Einar Liljedal chỉ huy có nhiệm vụ phòng thủ miền Nam Na Uy, cũng đầu hàng quân Đức tại Setesdal ngày 15 tháng 4, tại đây khoảng chừng 2.000 lính Na Uy đã bị bắt làm tù binh trong khi vẫn chưa có hoạt động gì cho đến thời điểm đó. Cùng với việc Anh-Pháp quyết định từ bỏ kế hoạch tái chiếm thành phố miền trung Trondheim ngày 20 tháng 4, chiến lược của Ruge trở nên không thể tiến hành trong thực tế được nữa.[3][54][55]

Trong khi tiến quân từ Oslo lên phía bắc, quân Đức lần lượt đánh tan sức kháng cự của Na Uy bằng các đòn không kích. Quân Na Uy hầu hết đều thiếu vũ khí phòng không khiến máy bay Đức có thể hoạt động gần như hoàn toàn tự do. Máy bay ném bom bổ nhào Junkers Ju 87 đã tỏ ra đặc biệt hiệu quả trong việc bẻ gãy ý chí chiến đấu của các lực lượng Na Uy cản đường.[34]

Chiến dịch tại miền Tây Na Uy

Các thành phố quan trọng ở miền Tây Na Uy là Bergen và Stavanger đã bị chiếm đóng ngay trong ngày 9 tháng 4. Bất chấp những tổn thất mà các thành phố đã phải hứng chịu, viên tư lệnh Na Uy tại khu vực này là tướng William Steffens vẫn ra lệnh động viên toàn diện. Trong khoảng thời gian giữa tháng 4, sư đoàn Na Uy số 4 với 6.000 quân chịu trách nhiệm phòng thủ khu vực miền Tây Na Uy đã tập trung quanh thị trấn Voss tại Hordaland. Sau khi yểm hộ cho quân Annh đổ bộ ngày 17 tháng 4 tại Åndalsnes, Steffens đã lên một kế hoạch tấn công nhằm chiếm lại Bergen. Nhưng những dự định này đã bị bỏ qua khi tướng Ruge ra lệnh cho hầu hết lực lượng của sư đoàn phải bố trí lại đến Valdres và Hallingdal, để tăng viện cho miền Đông Na Uy. Sau đó Luftwaffe đã oanh tạc gây tàn phá nặng nề cho thị trấn Voss và giết hại nhiều dân thường trong ngày 23 tháng 4, và quân Đức chiếm được thị trấn trong ngày 25 tháng 4.[55][56]

Chiến dịch tại miền Trung Na Uy

Kế hoạch ban đầu cho chiến dịch tại miền Trung Na Uy bao gồm một cuộc tấn công bằng 3 mũi vào Trondheim của Đồng Minh trong khi người Na Uy cầm chân quân Đức tại miền nam.[53] Nó được đặt tên là cuộc hành quân Hammer, và quân Đồng Minh dự tính sẽ đổ bộ tại Namsos về phía bắc (lực lượng Maurice), tại Åndalsnes ở phía nam (lực lượng Sickle), và chính tại lân cận Trondheim (lực lượng Hammer). Nhưng rồi kế hoạch này đã nhanh chóng bị sửa đổi, do người ta nhận thấy rằng cuộc tấn công trực diện vào Trondheim là quá mạo hiểm và như vậy chỉ có hai mũi tấn công ở phía bắc và phía nam được triển khai.

Để ngăn chặn cuộc đổ bộ dự kiến của Đồng Minh, Oberkommando der Wehrmacht đã ra lệnh cho một đại đội thuộc lính dù thuộc lực lượng Fallschirmjäger tấn công tuyến đường sắt nối đến Dombås bên trên thung lũng Gudbrandsdal. Đại đội này đã đổ quân vào ngày 14 tháng 4 và đã ngăn chặn được hệ thống đường bộ và đường sắt tại miền Trung Na Uy trong năm ngày trước khi buộc phải đầu hàng quân đội Na Uy ngày 19 tháng 4.[57]

Ngày 14 tháng 4, lực lượng Maurice, bao gồm hầu hết là lữ đoàn bộ binh số 146 của Anh, do thiếu tướng Adrian Carton de Wiart chỉ huy đã tiến hành cuộc đổ bộ đầu tiên tại Namsos.[58] Lực lượng này đã được chuyển giao cho các tàu khu trục thay vì những con tàu vận tải đồ sộ vì đường biển con vịnh dẫn tới Namsos quá hẹp; và do sự lộn xộn xảy ra khi chuyển đổi mà một số lượng lớn đồ tiếp tế và cả sĩ quan chỉ huy tàu đã bị xếp nhầm vị trí. Một vấn đề nghiêm trọng khác của lực lượng Maurice là không có không quân yểm trợ, thế nên Luftwaffe hoàn toàn chiếm ưu thế. Ngày 17 tháng 4 lực lượng Maurice đã hành quân từ Namsos đến các vị trí bao quanh làng Follafoss và thị trấn Steinkjer.[58] Ngay sau khi tướng de Wiart đưa quân đội rời khỏi Namsos, máy bay ném bom Đức đã đến tấn công và phá hủy thị trấn, và de Wiart không còn lại căn cứ nào khác. Mặc dù vậy, de Wiart vẫn hành quân 130 km vào trong nội địa đến Steinkjer, tại đó ông bắt liên lạc được với sư đoàn số 5 của Na Uy. Thế nhưng những cuộc đột kích liên tục bằng không quân đã khiến cho họ không thể tiến hành bất cứ một hoạt động tấn công nào, và ngày đến 21 tháng 4 lực lượng Maurice đã bị sư đoàn số 181 của Đức từ Trondheim đến tấn công. De Wiart buộc phải rút lui, và Steinkjer đã lọt vào tay quân Đức.

Lực lượng Sickle, với lực lượng chủ yếu là lữ đoàn bộ binh số 148 của Anh do thiếu tướng Bernard Paget chỉ huy, đã đổ bộ tại Åndalsnes ngày 17 tháng 4. Quân tiên phong Anh đã tới Åndalsnes trước đó vào ngày 12 tháng 4.[59] Từ Åndalsnes, quân Anh di chuyển bằng tàu hỏa đến làng Dombås với ý định sẽ tiếp tục tiến lên phía bắc để tới Trondheim; thế nhưng tại đây họ đã gặp tướng Ruge và được thông báo rằng quân đội Na Uy không thể ngăn cản cuộc tiến quân của Đức lên thung lũng lâu hơn được nữa. Biết rằng một cuộc đột phá của Đức sẽ cắt đứt đường tiếp tế và khiến cho lực lượng Sickle bị bao vây, Paget liền chuyển hướng lực lượng của mình về phía nam đến Lillehammer. Thế nhưng họ đã không thể ở lại đó lâu khi mà lữ đoàn số 148 đã ngay lập tức bị quân của Richard Pellengahr tấn công và buộc phải rút lui. Khi họ rút qua thung lũng Tretten thì lại bị tấn công lần nữa và bị loại khỏi vòng chiến do mất khả năng chiến đấu. Đến lúc này, lữ đoàn bộ binh số 15 của Anh liền đổ bộ tại Åndalsnes và bắt đầu hành quân về phía nam để giải cứu cho lữ đoàn 148. Họ đã chạm trán với lực lượng truy kích của Đức tại Kvam, một ngôi làng nằm giữa Tretten và Dombås, và bị đánh bật lại Kjorem, tại đây họ đã phải chống cự lại những cuộc tấn công dữ dội của đối phương.

Cho đến ngày 28 tháng 4, với việc cả hai cánh quân đều bị người Đức chặn đứng, đã có quyết định rút toàn bộ lực lượng Đồng Minh ra khỏi miền Nam và miền Trung Na Uy.[19] Ngày 30 tháng 4, quân Đức tiến từ Oslo và Trondheim đã liên kết được với nhau.[53] Đến 1 tháng 5, Quốc vương Haakon VII và chính phủ của ông đã đến Tromsø ở Bắc Na Uy sau khi sơ tán khỏi miền Nam.[19] Trong những tuần lễ còn lại của chiến dịch, Tromsø là thủ đô trên thực tế của Na Uy, nơi đặt trụ sở làm việc chính của Quốc vương và nội các.[60] Lực lượng Sickle, với sự trợ giúp của tướng Ruge, đã xoay xở trở về được Åndalsnes rồi lên tàu chạy thoát lúc 2h00 ngày 2 tháng 5, chỉ vài tiếng trước khi sư đoàn số 196 của Đức tới chiếm cảng.[19] Lực lượng Maurice, do đội tàu hộ tống của họ bị chậm trễ do sương mù dày đặc, phải hoãn sơ tán đến ngày 3 tháng 5, tuy nhiên 2 trong số các tàu giải cứu, là khu trục hạm Bison của Pháp và khu trục hạm Afridi của Anh đã bị máy bay ném bom bổ nhào Junkers Ju 87 đánh chìm.

Sự kháng cự của các lực lượng vũ trang chính quy Na Uy tại miền Trung và miền Nam chấm dứt vào ngày 5 tháng 5, sau khi các lực lượng tại Hegra ở Sør-Trøndelag và Vinjesvingen ở Telemark đầu hàng.[19]

Thất bại của chiến dịch tại miền Trung Na Uy vẫn được xem là một trong những nguyên nhân trực tiếp của Cuộc tranh cãi Na Uy mà dẫn đến kết quả là sự từ chức của Thủ tướng Anh Neville Chamberlain và việc chỉ định Winston Churchill lên thay thế chức vụ này.

Chiến dịch tại Bắc Na Uy

Song song với hoạt động quân sự tại Trondheim, một chiến dịch thứ hai cũng được tiến hành tại phía bắc với mục tiêu chiếm lại Narvik. Giống như chiến dịch tại miền Trung, cuộc viễn chinh Narvik cũng gặp phải những trở ngại to lớn.

Một trong những vấn đề đầu tiên quân Đồng Minh phải đối mặt là thực trạng bộ chỉ huy không thống nhất, hay thật ra là thậm chí còn chưa được tổ chức. Lực lượng hải quân trong khu vực đặt dưới quyền Đô đốc William Boyle, người đã được lệnh phải giải phóng vùng đất này khỏi tay quân Đức ngay khi có thể. Trái lại, viên tư lệnh các lực lượng trên bộ, thiếu tướng Pierse Mackesy, lại được lệnh không cho đổ quân tại bất cứ vùng đất nào đã bị quân Đức kiểm soát chặt chẽ và tránh làm tổn thương các khu vực dân cư. Hai người đã gặp nhau ngày 15 tháng 4 để xác định rõ phương hướng hành động tối ưu. Boyle đòi hỏi một cuộc công kích ngay lập tức vào Narvik còn Mackesy phản đối rằng như vậy sẽ dẫn đến thiệt hại nặng nề cho đội quân tấn công của ông ta. Cuối cùng Boyle đã chấp nhận quan điểm của Mackesy.

Quân của Mackesy, với mật danh Lực lượng Rupert, bao gồm lữ đoàn cận vệ số 24 của Anh cộng thêm các đơn vị của Pháp và Ba Lan. Lực lượng chính bắt đầu đổ bộ tại Harstad, một thị trấn nhỏ trên đảo Hinnøya, vào ngày 15 tháng 4, nhưng do sự lộn xộn cộng thêm thời tiết xấu, phương tiện không hợp lý, việc vận chuyển bố trí không có chiến thuật và những cuộc tấn công liên tục của máy bay ném bom Đức, việc đổ bộ phải mất hơn một tuần lễ mới hoàn thành. Trong khi ấy, Hải quân Hoàng gia Anh đã bắt đầu có một mối quan tâm đáng kể khác quan trọng hơn. Ngày 15 tháng 4, họ đã bắt sống được một chiếc U-boat của Đức (tàu ngầm U-49) trong đó có chứa những tài liệu mô tả chi tiết bố trí lực lượng của toàn bộ các tàu U-boat trên biển Na Uy, tạo khả năng loại bỏ một cách hiệu quả mối đe dọa chúng tạo ra.

Sau thất bại của Đồng Minh tại miền Trung Na Uy, lực lượng của đội quân tại miền Bắc được chuẩn bị kỹ càng hơn, trong đó có 2 phi đội tiêm kích được chuyển đến bằng tàu sân bay, một đội bao gồm các máy bay Hawker Hurricane, đội kia là loại Gloster Gladiators. Ngoài ra, quân Pháp cũng phối hợp phản công tại Bắc Na Uy bằng một cuộc đổ bộ tại Bjerkvik ngày 13 tháng 5.[19] Hỏa lực yểm trợ từ các tàu chiến của hải quân Đồng Minh đã hủy diệt phần lớn ngôi làng và giết chết 14 dân thường trước khi quân Đức bị đánh bật ra khỏi Bjerkvik.[22]

Ngày 28 tháng 5, 2 tiểu đoàn Pháp và 1 tiểu đoàn Na Uy đã tấn công và chiếm lại được Narvik từ tay quân Đức, nhưng rồi cuộc tấn công xâm lược của Đức vào Pháp và Vùng đất thấp đã làm thay đổi đáng kể tình hình chung của cuộc chiến. Tầm quan trọng của mặt trận Na Uy bị suy giảm đáng kể.[22][53] Chiến dịch Alphabet, cuộc tổng rút lui của quân Đồng Minh ra khỏi Na Uy được phê chuẩn ngày 24 tháng 5. Chính quyền Na Uy chỉ được thông báo quyết định này vào ngày 1 tháng 6. Sau một cuộc họp ngày 7 tháng 6, đã có quyết định về việc cuộc chiến sẽ được tiếp tục ở hải ngoại, Quốc vương Haakon VII, Thái tử Olav và nội các Na Uy cũng ra đi trên con tàu tuần dương hạm Devonshire ngày 7 tháng 6 để đi sang Anh.[19][61] Trước đó cả Quốc vương và Thái tử đều đã xem xét đến khả năng ở lại Na Uy, nhưng Đại sứ Anh Cecil Dormer đã thuyết phục được họ theo chính phủ sống lưu vong.[51] Đến ngày 8 tháng 6, sau khi phá huỷ các tuyến đường xe lửa và trang thiết bị của cảng, toàn bộ quân Đồng Minh đã rút đi. Quân Đức lúc này đang mở chiến dịch hải quân Juno để làm giảm áp lực cho quân đồn trú tại Narvik và sau khi phát hiện ra cuộc sơ tán này đã chuyển sang tấn công, bắn chìm 2 khu trục hạm Anh cùng chiếc tàu sân bay HMS Glorious.

Các lực lượng Na Uy còn lại trên đất liền đã đầu hàng quân Đức vào ngày 10 tháng 6 năm 1940.[19] Các đơn vị chiến đấu tại mặt trận đã được lệnh hạ vũ khí vào sớm ngày 8 tháng 6. Chiến sự chấm dứt lúc 24h00 ngày 9 tháng 6. Hiệp định đầu hàng chính thức được ký tại khách sạn Bristol ở Trondheim lúc 17h00 ngày 10 tháng 6 năm 1940. Trung tá Ragnvald Roscher Nielsen đại diện ký cho Na Uy, Đại tá Erich Buschenhagen bên phía Đức.[62]