丘吉爾領導的國防委員會，批准了本土部隊總司令艾恩賽德將軍制定的防禦計劃，並立即着手實施。這個周密的防禦計劃主要是由三道防線構成殲滅入侵強盜的防禦系統：外線在海灘修築覆蓋式戰壕，由海防兵守衛，機動預備隊增援和反擊；中線是反坦克障礙綫，由國民自衛軍防守，保衛首都和工業中心不受侵犯；內線是進行大反攻的主要後備軍。
丘吉爾通常在早上
8點鐘左右就開始工作，所有最重要的會議都在晚上召開，往往開到深夜才結束。有時帶著女秘書走進電報機房，一直工作到翌日凌晨兩三點甚至五點鐘。他告訴身邊人員，除非德國法西斯侵入本土，否則不要在早上
8點鐘以前喚醒他。有人問他活到高齡的秘訣，他回答說：「如果有地方坐，我就決不站着；如果有可能躺下，我就決不坐著。」其實這也是他高齡戰時擔重任，忙而不亂，精力充沛，工作效率高的奧秘。擔任首相以後，皇家醫學院院長查爾斯·威爾遜
1943年經丘吉爾推薦被封為莫蘭勛爵成為專門照料他的醫生，可是這位醫生卻無事可幹，甚至丘吉爾在頭兩年出國時也不帶他同行。接受緊張而繁重的工作挑戰，丘吉爾似乎越干越帶勁了。
為前任首相當秘書、現在又為丘吉爾服務的約翰·科爾維爾，記述丘吉爾上任以來的觀感時說：「在兩個星期內，一切都變了過來……在短短幾天時間內，就樹立起一種緊迫感，人們實際看到，受到尊重的公務人員在走廊裡匆匆來去。任何延誤都不能得到寬容；電話交換台的工作效率成倍地提高；參謀長聯席會議几乎在不間斷地舉行；取消了定點辦公時間，周末休假也被取消了。」
丘吉爾以自己的示範和榜樣，加上嚴格的要求，迅速改變了首腦機關公職人員的精神面貌，帶出了昂揚奮發的新作風，以熱烈而鎮定的情緒，進行緊張而有秩序的工作。這種寶貴的作風和氛圍，保證英國經受住了不列顛空戰的嚴酷考驗。正如丘吉爾所說：「英國人民具有那種既樂觀又沉着的氣質，我能發揚它是一種光榮，有了這種氣質就可輓回頽局。我們英國人，在戰前的歲月裡，曾陷入極端和平主義而又缺乏遠見，他們沉迷於政黨政治的角逐；他們疏於防備，卻又漫不經心地涉獵于歐洲事務的中心，現在他們面對一項事務：要同時清算他們過去的善良心意和疏忽的安排了。」
7月
16日，希特拉發出指示，準備實行進攻英國的「海獅計劃」。在誘和試探失敗後，
8月
15日「海獅計劃」正式啟動，打算先用空軍摧毀英國空軍，取得制空權，
9月中旬，德國海軍送陸軍登陸作戰，
10月初就可在倫敦舉行勝利大遊行。「不列顛之戰」拉開序幕，從
8月
24日到
9月
6日，德國每天派出
1000多架戰斗機掩護
600多架轟炸機輪番轟炸倫敦。德機還不分晝夜地轟炸英國的港口和海上運輸綫、海軍基地、雷達站和飛機場。
英國飛機也一批又一批升空迎戰。雙方損失都很嚴重，德國飛機不如英國噴火式和颶風式戰斗機先進，又受到英國高射炮的射擊，損失几乎為英國的兩倍。
9月中旬，制空權仍未奪得，希特拉不得不無限期推遲渡海登陸作戰的「海獅計劃」。閃電戰變成了消耗戰，德國飛機對英國各地進行大規模轟炸，一直持續到第二年的
5月。
9月初，倫敦港船塢被炸，丘吉爾迅速趕到現場，目睹了傷亡的悲慘場面和群眾對他發自內心的熱情。伊斯梅將軍記述道：「他們哭喊道：『好心的老溫尼
丘吉爾暱稱，我們想，你是會來看我們的。我們能夠經受得住，給他們狠狠地回擊。』丘吉爾失聲痛哭。
當我使勁讓他穿過人群時，我聽到一位老年婦女說，『你看，他真關心我們，他在哭呢！』丘吉爾說：『我這不是悲哀的眼淚，而是讚歎和欽佩的眼淚。』」有的港口岸邊放置假軍艦迷惑敵人，造得惟妙惟肖，企圖誘引德軍進行浪費的轟炸。丘吉爾仔細觀看並細心尋思後說：「這軍艦四周沒有海鷗，應該撒點食物，讓海鷗飛舞在它的周圍，這樣德寇就難識破了。」初期的雷達只能在敵機飛近國土上空時發警報，飛臨上空以後就無法報告了。
政府組織
5萬多群眾手持望遠鏡和步話機，從各個角落進行對空監視。
9月
7日起，德國空軍開始改為夜襲倫敦。丘吉爾不肯鑽地下室，常常爬到屋頂或站在陽台上觀看空戰。有次附近落下幾顆重型炸彈，他的朋友和衛兵慌忙把他拉到堅固的石砫後邊。白廳一帶的政府建築物，如農業部、財政部和國防部都一再挨炸，有的燃起大火，有的倒塌。
唐寧街首相府也難保安全，於是將首相辦公室設在安娜克斯街的一幢稱為斯托裡門的特殊結構建築物裡，這個辦公大樓地下
20米處有一個作戰指揮室和幾間避彈臥室，戰爭期間丘吉爾大部分時間在這裡辦公和指揮戰鬥。但是夜間空襲時他仍愛爬上圓頂閣樓瞭解情況，對勸他鑽地下室的衛兵發脾氣訓斥。一次，他又不顧旁人阻止爬上屋頂，他的朋友只好輕聲嗔怪地說：「就因為你坐在煙囪上面，難怪下面會煙霧滿室。」周末，他一般在首相鄉間別墅契克斯度過。
若逢月圓之夜，距倫敦幾十里的契克斯容易遭受空襲，他就應邀到保守黨下院議員特裡家中住一晚，特裡家在稍遠的牛津郡迪奇利。
9月中旬，德機在倫敦等地投擲大量的定時炸彈，給人造成時時提心吊膽的威脅。許多志願人員爭先恐後地投入挖掘和清除定時炸彈的危險工作。
