Сразу после того, как перед своей смертью (7.09.1087) Вильгельм Завоеватель разделил свои владения, оставив Нормандию старшему сыну Роберту Куртгёзу (Короткие Штаны), а Англию — среднему Вильгельму II Руфусу (Рыжему), началась борьба за объединение этих государств. Идею объединения поддерживала значительная часть англонормандской аристократии, владеющей землями по обоим берегам Ла-Манша, а также многие города, стремившиеся к расширению торговых операций. Феодальная анархия, начавшаяся во время правления слабого Роберта Куртгёза в Нормандии, способствовала тому, что в поддержку объединения выступило и нормандское духовенство. Борьба между Робертом и Вильгельмом II шла с переменным успехом. После смерти последнего (2.08.1100) королевский престол Англии захватил их младший брат Генрих I Боклерк.
Попытка Роберта воспользоваться восстанием в 1101 английских баронов и свергнуть Генриха I не удалась. В то же время Генрих, укрепив своё положение в Англии, начал готовить вторжение в Нормандию. Предлогом для начала войны между братьями стало примирение герцога Роберта Куртгёза с Робертом Беллемским, бывшим графом Шрусбери, изгнанным из Англии за государственную измену. Кроме того, по сообщениям Вильяма Мальмсберийского, Генрих I взял на себя роль защитника нормандской Церкви, страдавшей от притеснений со стороны самовластных баронов Нормандии, прежде всего Роберта Беллемского, при попустительстве герцога Роберта.
Заручившись поддержкой (в т.ч. и путём подкупа) духовенства, городов и значительной части нормандской аристократии, Генриху I удалось также обеспечить нейтралитет или военную поддержку своей экспедиции со стороны соседних государств. Король Франции Луи (Людовик) VI присутствовал на коронации Генриха в 1100 и сохранял с Англией дружественные отношения. В 1101 был заключён англо-фламандский договор, в соответствии с которым за ежегодную субсидию в размере 500 марок граф Роберт II предоставлял королю Англии 1000 вооружённых рыцарей. Аналогичные соглашения о предоставлении военных контингентов были достигнуты Генрихом I с графами Анжу, Мэна и Бретани. В результате нормандский герцог Роберт был лишён возможности набирать в свои войска солдат вне Нормандии и был вынужден рассчитывать только на силы своего домена и отряды своих сторонников, главными из которых оставались Роберт Беллемский и Вильгельм, граф де Мортен.
Военные действия начались в 1104, когда Генрих I посетил крепость Домфрон в Нормандии, принадлежащую ему по договору с Куртгёзом с 1101, и разместил английские гарнизоны в замках своих сторонников. Королю также удалось вынудить герцога уступить ему графство Эврё как компенсацию за предоставление Куртгёзом убежища Роберту Беллемскому. На Страстную неделю 1105 года английские войска высадились в Барфлёре, на полуострове Котантен, в регионе, где позиции Генриха было наиболее сильными ещё с 1080-х годов. Щедро раздавая деньги, королю быстро удалось расширить своё влияние на большую часть территории Нижней Нормандии. Затем английские войска атаковали и захватили Байё и принудили к капитуляции Кан.
Однако уход со своими частями Эли I, графа Мэна, существенно ослабил силы Генриха I и не позволил ему продолжить наступление на Руан. Положение также осложнило обострение конфликта из-за инвеституры между королём и архиепископом Ансельмом, потребовавшее возвращения Генриха I в Англию. Тем временем Роберт Куртгёз энергично пытался достичь компромисса с братом. Между ними состоялись переговоры в Фалезе, которые, однако, не принесли результата. Зимой 1105-1106 Роберт Куртгёз и Роберт Беллемский несколько раз посетили Англию, стремясь добиться мира, но Генрих I отказался идти на уступки.
Летом 1106 войска Генриха I вновь перешли в наступление. Захватив монастырь Сен-Пьер-сюр-Див недалеко от Фалеза, английская армия повернула на юг и осадила замок Таншбре, расположенный на границе графства Мортен в юго-западной Нормандии. В замке находились отряды Вильгельма де Мортена, одного из немногих крупных аристократов, сохранивших верность герцогу Роберту. На помощь осаждённым двинулась основная нормандская армия, под руководством Роберта Куртгёза, Роберта Беллемского и Вильгельма де Мортена. 28.09.1106, ровно через сорок лет после начала нормандского завоевания Англии, у стен Таншбре состоялась решающая битва.
Силы сторон были неравны. Подавляющее численное превосходство принадлежало армии Генриха I, в войсках которого помимо англонормандских рыцарей присутствовали отряды из Бретани и Мэна. Армия Генриха I была построена в три колонны, возглавляемыми Ранульфом де Байё, Робертом де Бомоном и Вильгельмом де Варенном. В укрытии находились отряды Эли I, графа Мэна, и Алена IV, герцога Бретани. Авангардом армии герцога Роберта Куртгёза командовал Вильгельм де Мортен, а в арьергарде находились солдаты Роберта Беллемского.
Большинство рыцарей с обеих сторон, в т.ч. король Генрих I и герцог Роберт, спешились, чтобы придать стабильность своим рядам. Атаку начал отряд Вильгельма де Мортена, который обрушился на первые ряды королевской армии и вскоре отбросил их назад. Преследуя отступающих, нормандцы глубоко увязли в позициях противника. В то же время из укрытия в центр нормандских войск ударили силы графа Мэна и герцога Бретани. Эта атака решила исход битвы: армия Роберта Куртгёза распалась на разрозненные отряды, часть бросилась в бегство, другие попали в плен или были уничтожены, а арьергард под командованием Роберта Беллемского покинул поле сражения. Спустя час после начала боевых действий битва была завершена полным разгромом войск Роберта Куртгёза. Сам герцог и Вильгельм де Мортен попали в плен, а вместе с ними и многие другие нормандские бароны и рыцари (в т.ч. Эдгар Этелинг, последний потомок англосаксонских монархов).
Битва при Таншбре стала решающим сражением в кампании Генриха I по завоеванию Нормандии. Сопротивление нормандских баронов было сломлено. Герцог Роберт Куртгёз до своей смерти (10.02.1134) оставался в английской тюрьме. 15.10.1106 Генрих I был признан герцогом Нормандии. Это означало восстановление единства англонормандской монархии, основанной ещё Вильгельмом Завоевателем. Персональная уния Англии и Нормандии сохранялась до 1204.
Переход Нормандии под власть Генриха I означал резкое усиление центральной власти в герцогстве. Земли и замки, перешедшие под власть баронов в период правления Роберта Куртгёза, были возвращены в герцогский домен, значительно выросло налоговое бремя и эффективность фискальной и судебной администрации. Это вызывало недовольство местных феодалов, обеспокоенных усилением английского короля, и они находили поддержку у правителей соседних государств (графа Анжу, короля Франции). Это вынуждало Генриха I и его наследников держать в Нормандии значительные военные контингенты и все свои силы тратить на отражение внешней угрозы герцогству и подавление волнений среди баронов.