1940年6月，法國淪陷後，納粹德國又面臨一個新的問題：如何能在短時間內使英國屈服，然後集中兵力進攻蘇聯。
起初，希特勒寄希望於英國的妥協，但邱吉爾政府並未接受德國的「和平倡議」。為了避免兩線作戰，唯一的解決方法就是入侵並佔領英國。
1940年7月16日，希特勒發布了入侵英國的「海獅」行動作戰命令，德國陸軍部認為，要實施海上登陸計劃，必須先掌握英吉利海峽的制空權，然後再以空軍力量為掩護，發動渡海作戰。
戰前，德國空軍司令戈林曾誇口說，只要憑藉空軍力量德國就能攻克英倫三島。戈林敢如此誇下海口，並非沒有依據。根據統計，戰前德國共有1361架轟炸機，1308架戰鬥機，而英國皇家空軍能夠與之對抗的至多不過646架轟炸機和704架戰鬥機。
如此懸殊的力量對比，英國如何打贏這場戰爭？
英國能抗衡兩倍於己的敵軍，起到決定性作用的有兩個「裝備」：其中之一是雷達。
德國空軍雖然在整體實力上佔了優勢，但在具體的作戰形勢上卻處於不利的地位：若要空襲不列顛本土，德國戰機必須要飛過英吉利海峽，航程較遠，補給困難，事實上，因為補給不足，導致德國只能投入75%的飛機。
而且因為跨海進入他國交戰，一旦飛機被擊落，飛行員就將面臨兩種結果——犧牲或被俘；此外德國空軍還得不到地面炮火的支援。
但即便如此，英國空軍面臨的仍是兩倍以上的敵機數量，實力差距巨大。為了有效抵禦德軍的空襲，英軍將全國劃分為個4防務區，每個區又劃分為若干防空分區，在每個防區部署1個戰鬥機大隊，各分區則部署2個或3個戰鬥機中隊。
這樣一來，一旦德軍來襲，英國空軍只需要監測到德國戰機的具體方位，就可以派相應防區的戰鬥機隊進行迎擊，這樣既可以彌補戰機數量上的不足，又可以避免在作戰過程中的盲目，節約戰爭資源，此時，遍布英國各海岸的雷達則開始了其重要作用。
雷達是第一次世界大戰後出現的一種新型偵察技術，它通過向外發射脈衝，脈衝遇到目標後被反射回來，以此來判定目標的距離。
1940年5月，英國已經成功研製出了可移動的雷達設備，到不列顛之戰爆發的時候，英國在各海岸已經建立了50多個雷達站，可以探測到100英裡以外的飛機的方位。
這樣，襲擊英國的德國戰機在離開法國海岸之前，英國就可以探測到它們的速度、方向、高度以及大小，在它們還未到達英國上空時，英國皇家空軍就能派出戰鬥機去迎擊。
1940年8月13日，德國對英國實施全面空襲的「鷹日」計劃全面展開，德國共出動了1485架次空機，擬對英國的海峽艦隊、港口和機場等進行狂轟濫炸，讓其徹底癱瘓。
但在雷達檢測下，其行動早已暴露無疑，因此在英空軍有針對性的阻擊之下，最終只炸毀了英國4個飛機製造廠和5個飛機場，而自身損失較大。
雖然戈林意識到了雷達的重要性，但錯失了最初的摧毀機會，以至後來德軍剛一起飛，就被雷達探測到，還沒到達雷達站附近，就遭到英國空軍攔截，如此又造成不小的損失。
此外，因為有了雷達這雙眼睛，英空軍司令道丁可以及時根據敵機數量確定己方出戰最少飛機數量，並可以及時進行調度，如此一來，不但使德軍搞不清楚英國空軍的整體實力，而且打亂了戈林速戰速決的計劃，最終迫使他改變了戰術。
情報
除了雷達，對此次空戰起到至關重要的另一角色——情報，在波蘭的幫助下，英國破獲了德國被稱為無解的「恩尼格瑪」密碼機，使得德國所有情報在英國眼中無所遁形，
英國按照對情報保密等級的劃分，將德國由「恩尼格瑪」機發出的情報命名為「超級機密」。
在「超級機密」中，可以得知德國每次對英作戰計劃，包括時間、軍事力量、軍事目標等等，這樣可以讓英國有充分的時間布置對策。
儘管有雷達與情報幫助，但畢竟德軍佔有絕對優勢，隨著時間推移，德國飛機與飛行員損失在不斷加大，但同時，英國的損失也不小，如果持續下去，那麼英國還是有被攻陷的可能。
不過此時，德國卻耽誤不起時間了，與英國對峙已經有了一段時間，德國想要速戰速決，每拖一天對德國不利就增加一分。
因此，惱羞成怒的戈林決定採取了野蠻的空襲方式——將轟炸的重點從空軍設施轉到英國各大行政中心，首先是倫敦。
9月7日，德國空軍投入625架轟炸機和648架戰鬥機組成戰鬥機群直逼倫敦，英國方面雖然緊急派出了21個中隊進行抵抗，但仍然改變不了倫敦陷入一片火海，德軍從倫敦上空投下300多噸炸藥和燃燒彈，使得倫敦幾近毀滅。
9月15日是希特勒指定的對英國發動「大規模空襲」的日子，這天，德國計劃出動500多架戰機空襲英國，英國又及時截獲了這一情報。
戰前，邱吉爾主持召開國防會議，制定了新的作戰計劃。根據雷達的監測，英國空軍確定了德軍來襲的方位，併集中全部力量做好了部署與防禦準備。
德國空軍還未到達倫敦上空時，就遭到了300多架英國當時最先進的「噴火」式和「鳩風」式戰鬥機的猛烈迎擊，在英國戰鬥機和德軍戰機猛烈交火的同時，英國還派出所有的轟炸機，對德國集結在英吉利海峽對岸的艦艇和地面部隊實施了轟炸。
德國未曾料到英國還有如此規模的戰鬥力量，許多德國戰機在匆忙之中被擊落或逃離，僅此一天，德軍就損失185架飛機，希特勒試圖用空襲來摧毀英國的計劃落空了。
數次行動英國的反應都如此迅速，好像提前知道一般，德國方面懷疑密碼系統出了問題，為了檢驗「恩尼格瑪」機的安全性，希特勒決定通過「恩尼格瑪」機發布代號為「月光奏鳴曲」的空襲命令，對英國的工業中心實施夜間轟炸，這次轟炸的目標選定英國北部著名的工業城市——考文垂。
英國通過「超級機密」情報事先已經掌握了德軍的空襲計劃，但為了使「超級機密」情報免遭洩露，邱吉爾在內閣會議上作出了沉重的決定：不加強考文垂的空防，不向平民發出空襲警報。
14日，德軍共出動449架轟炸機，向考文垂投下了394噸爆破彈和56噸燃燒彈。在這次空襲中，5萬多幢房屋建築被毀，554人喪生，864人重傷。
由於考文垂有很多飛機零件製造廠，這些工廠在空襲中遭到嚴重破壞，致使英國的飛機產量下降。英國以犧牲考文垂的巨大代價換來了「超級機密」的安全。
整個不列顛戰役期間，德國空軍損失1733架飛機和6000名飛行員，英國空軍只損失了915架飛機和414名飛行員。
從某種程度上說，是「超級機密」情報和雷達拯救了英國。如果沒有雷達，那麼英國則需要5倍或6倍於實際需要的人員和飛機來進行防禦，而當時英國根本沒有這麼多飛行員和戰鬥機.
在不列顛戰役中，德國空軍情報機構始終未能準確了解英國空軍的力量和弱點，這就使得在戰爭的決定性時刻，德國無法確定投入多少兵力來進行戰鬥。
由於未能消滅英國皇家空軍，希特勒的「海獅」計劃不得不無限期地推遲。後來，德國在西線戰役還沒有完全結束的情況下又轉向對蘇聯的進攻，最終沒能避免兩面作戰。