Trận quyết chiến lược Điện Biên Phủ diễn ra 3 đợt, đợt 1 từ ngày 13/3 đến 17/3/1954. Theo hồi ký của Đại tướng Võ Nguyên Giáp: Đúng 8 giờ sáng ngày 13/3/1954, những viên đạn sơn pháo của bộ đội ta bắn vào sân bay Mường Thanh làm hai chiếc máy bay Đacôta của quân Pháp vừa hạ cánh xuống đây bị bốc cháy. Đó chính là những viên đạn đầu tiên mở màn của Chiến dịch Điện Biên Phủ kéo dài suốt 55 ngày đêm.
Đến 17 giờ 5 phút ngày 13/3/1954, sau hiệu lệnh của Đại tướng Võ Nguyên Giáp, 40 khẩu pháo cỡ nòng 75 đến 120 ly đồng loạt nhả đạn vào các vị trí của quân Pháp trong cứ điểm Him Lam, bộ đội ta xuất kích bắt đầu trận đánh mở màn của Chiến dịch Điện Biên Phủ.
Quân ta đã mưu trí, dũng cảm tiêu diệt gọn cứ điểm Him Lam và Độc Lập, bức hàng cứ điểm Bản Kéo, phá vỡ cửa ngõ phía Bắc của Tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ; diệt và bắt sống trên 2.000 tên địch, phá hủy 25 máy bay, xóa sổ 1 trung đoàn, uy hiếp sân bay Mường Thanh; Pirốt, Tư lệnh pháo binh Pháp ở Điện Biên Phủ bất lực trước pháo binh của ta đã dùng lựu đạn tự sát.
Đợt 2 từ ngày 30/3 đến ngày 30/4/1954, quân ta đồng loạt tiến công các cứ điểm phía Đông phân khu trung tâm thắt chặt vòng vây, chia cắt và liên tục tiến công, kiểm soát sân bay Mường Thanh, hạn chế tiếp viện của địch cho tập đoàn cứ điểm. Địch hết sức ngoan cố, muốn kéo dài thời gian.
Nava hy vọng đến mùa mưa ta phải cởi vòng vây. Đây là đợt tấn công dai dẳng, dài ngày nhất, quyết liệt nhất, gay go nhất, ta và địch giành giật nhau từng tấc đất, từng đoạn giao thông hào. Đặc biệt tại đồi C1, ta và địch giằng co nhau tới 20 ngày, đồi A1 giằng co tới 30 ngày. Sau đợt tấn công thứ 2, khu trung tâm Điện Biên Phủ đã nằm trong tầm bắn các loại súng của ta, quân địch rơi vào tình trạng bị động, mất tinh thần cao độ.
Tại phía Đông, Trung đoàn 98 tiến công cứ điểm C1 lần thứ hai. Địch vẫn đặt sở chỉ huy trên C2 và linh cảm trận đánh C1 sắp nổ ra. Ngày 1/5, địch quyết định đưa Đại đội 3 thuộc Tiểu đoàn dù tiêm kích số 2 lên thay thế cho Đại đội Clédic đã bị tiêu hao, đồng thời ra lệnh cho Đại đội 1 sẵn sàng tham gia phản kích.
Đại đội 811 của ta đã có 20 ngày đêm phòng ngự tại C1, được lệnh rời khỏi trận địa 200m cho hỏa pháo chuẩn bị. Đại đội trưởng Lê Văn Dỵ thấy công sự đã được củng cố vững chắc, đủ sức chịu đựng đạn pháo và tin vào sự chính xác của pháo binh ta nên quyết định chỉ cho bộ phận dự bị lui về phía sau, toàn đơn vị vẫn bám trận địa để không lỡ thời cơ xung phong.
Đợt tiến công thứ 3 của Chiến dịch Điện Biên Phủ bắt đầu từ ngày 1/5/1954 đến 7/5/1954.
Nhiệm vụ của đợt này là đánh chiếm các điểm cao còn lại ở phía Đông, trọng tâm là phải chiếm được đồi A1, tiêu diệt một số cứ điểm ở phía Tây, tiêu diệt thêm một bộ phận sinh lực địch, phát triển sâu hơn nữa trận địa tiến công và bao vây, phát huy tất cả mọi hỏa lực bắn phá khu vực trung tâm của địch, uy hiếp vùng trời còn lại của chúng, chuẩn bị chuyển sang tổng công kích.
Về phía địch: Ngày 1/5/1954, máy bay địch bắt đầu sử dụng một loại bom mới của Mỹ (Hail Leaflet) chứa hàng nghìn mũi tên rất nhỏ và sắc bén, nhằm gây sát thương đám đông. Loại bom này không gây nguy hiểm cho những người ở trong công sự hoặc dưới chiến hào và khó sử dụng trong những trận đánh khi quân ta và quân địch gần như trộn lẫn vào nhau. Langlais và Bigeard đã điều chỉnh, củng cố lại tổ chức phòng ngự ở khu trung tâm.
Những đơn vị khá nhất và những chỉ huy được tin cậy nhất còn lại của tập đoàn cứ điểm được tăng cường cho trung tâm đề kháng Elian. Tại đây, chúng bố trí Tiểu đoàn 2 thuộc Trung đoàn dù thuộc địa số 1, Tiểu đoàn dù xung kích 6, Tiểu đoàn dù ngụy số 5, Tiểu đoàn 1 Bán lữ đoàn lê dương 13 cùng với hai đại đội độc lập, đơn vị công binh và một số lính Algeria, lính Thái. Tuy nhiên, những đơn vị này đều bị tổn thất nhiều, đội hình chắp vá.
Về phía ta: 17 giờ ngày 1/5/1954, bất thần tất cả các cỡ pháo của ta nhả đạn vào nhiều khu vực của tập đoàn cứ điểm. Lần này cụm pháo địch ở Hồng Cúm bị kiềm chế, tê liệt. Một kho đạn với 3.000 viên đạn dự trữ của địch bị nổ tung. Kho lương thực, thực phẩm bốc cháy. Đợt pháo kích kéo dài gần một giờ. Dứt tiếng pháo, các đơn vị đồng loạt tiến đánh nhiều vị trí.
Tại phía Đông, Trung đoàn 98 tiến công cứ điểm C1 lần thứ hai. Địch vẫn đặt sở chỉ huy trên C2 và linh cảm trận đánh C1 sắp nổ ra. Ngày 1/5, địch quyết định đưa Đại đội 3 thuộc Tiểu đoàn dù tiêm kích số 2 lên thay thế cho Đại đội Clédic đã bị tiêu hao, đồng thời ra lệnh cho Đại đội 1 sẵn sàng tham gia phản kích.
Đại đội 811 của ta đã có 20 ngày đêm phòng ngự tại C1, được lệnh rời khỏi trận địa 200m cho hỏa pháo chuẩn bị. Đại đội trưởng Lê Văn Dỵ thấy công sự đã được củng cố vững chắc, đủ sức chịu đựng đạn pháo và tin vào sự chính xác của pháo binh ta nên quyết định chỉ cho bộ phận dự bị lui về phía sau, toàn đơn vị vẫn bám trận địa để không lỡ thời cơ xung phong.
Những cao điểm ta chiếm được ở khu Đông phát huy tác dụng. Sơn pháo đặt trên đồi D1 nhắm từng hỏa điểm trên C1 bắn rất chính xác. Những trận đánh giáp lá cà diễn ra. Quân địch ở C1 mất dần sức chiến đấu. Có tên phủ bạt lên người nằm giả chết, chờ tiếng súng yên sẽ đầu hàng. Nửa đêm, toàn bộ quân địch bị tiêu diệt. Dây thép gai và mìn lấy từ trận địa của địch lập tức được rải ra sườn đồi thành một bãi chướng ngại vật dày đặc, đề phòng quân địch phản kích.
Sau hơn 30 ngày đêm liên tục chiến đấu, trận đánh tại C1 lúc này đã kết thúc. C2 nằm gọn dưới nòng pháo không giật của ta. Trời sáng, không thấy quân phản kích của địch. Chỉ có những khẩu trọng liên bốn nòng đặt tại Sở chỉ huy của De Castries lồng lộn tuôn đạn về phía trận địa ta trên đỉnh đồi như muốn ngăn chặn một đợt xung phong.
Ở phía Đông sông Nậm Rốm, Tiểu đoàn 166 và Tiểu đoàn 154 thuộc Trung đoàn 209 tiến công các cứ điểm 505 và 505A. Một đại đội của Tiểu đoàn lê dương dù 6 và những đơn vị lính Algeria, lính Thái tại đây, do viên Tiểu đoàn trưởng Chenel chỉ huy, chống cự khá quyết liệt. Ta và địch giành giật nhau từng ụ súng, từng chiến hào. 2 giờ ngày 2/5, Trung đoàn 209 tiêu diệt hoàn toàn hai cứ điểm này, chấm dứt sự tồn tại của trung tâm đề kháng Dominique.
Trên cánh đồng phía Tây, trận đánh tiêu diệt cứ điểm 811A của Trung đoàn 88 diễn ra rất nhanh chóng. Chiến thuật đánh lấn tiếp tục được phát huy. Với những đường hào đã đào xuyên qua hàng rào cứ điểm, bộ đội ta bất thần tổ chức xung phong. Toàn bộ Đại đội Âu Phi vừa tới thay quân để tăng cường phòng thủ cứ điểm này, bị diệt gọn trong vòng chưa đầy 80 phút.
Như vậy, ngay trong đêm đầu của đợt tiến công thứ 3, địch đã mất thêm 4 cứ điểm: C1, 505, 505A ở phía Đông và 311A ở phía Tây. Tại Hồng Cúm, trận vây ép đánh lấn khu C của Trung đoàn 57 đã tiêu hao nhiều binh lực địch, nên sáng 2/5, địch phải rút chạy khỏi đây.
Những đường hào thọc sâu của bộ đội ta trên cánh đồng phía Tây, đều nhắm thẳng về phía Sở chỉ huy De Castries. Tập đoàn cứ điểm đã bị dồn lại trong cái "ô vuông" cuối cùng.
Trong hoàn cảnh hiểm nguy, nổi bật lên nhiều tấm gương anh hùng. Đó là Trung đoàn trưởng Hùng Sinh gan dạ, bình tĩnh trực tiếp chiến đấu cùng với chiến sỹ đánh lui nhiều đợt phản kích của quân Pháp.
Đó là chiến sỹ điện thanh Chu Văn Mùi, lẻ loi một mình trên đỉnh đồi, không một hạt cơm vào bụng, vẫn tiếp tục cuộc chiến đấu kỳ lạ: vừa đánh địch, bảo vệ thương binh, vừa dùng máy điện thanh chỉ mục tiêu cho pháo ta diệt địch.
Đó là Đại đội trưởng Bảo Sằng (tức Quang Long), một thanh niên xứ Huế xuất thân hoàng tộc, đã chỉ huy đại đội chiến đấu đến người cuối cùng và anh dũng hy sinh.
Đêm ngày 6/5/1954, tại đồi A1 trận chiến đấu giữa ta và địch diễn ra quyết liệt, quân ta ào ạt xông lên tiêu diệt các lô cốt và dùng thuốc nổ phá các hầm ngầm kiên cố của địch. Tên quan Tư chỉ huy đồi A1 và khoảng 400 tên địch còn sống sót đã phải đầu hàng.
17 giờ 30 phút ngày 07/5/1954, ta chiếm sở chỉ huy của địch, tướng Đờ Cát cùng toàn bộ Bộ Tham mưu và binh lính tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ phải ra hàng. Lá cờ “quyết chiến, quyết thắng” của quân đội ta tung bay trên nóc hầm chỉ huy của địch.
Ngay trong đêm đó quân ta tiếp tục tiến công phân khu Nam, đánh địch tháo chạy về Thượng Lào, đến 24 giờ toàn bộ quân địch đã bị bắt làm tù binh.
Sau 55 ngày đêm chiến đấu dũng cảm, mưu trí, sáng tạo, quân và dân ta đã đập tan toàn bộ Tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ, tiêu diệt và bắt sống 16.200 tên, bắn rơi 62 máy bay, thu 64 ô tô và toàn bộ vũ khí, đạn dược, quân trang quân dụng của địch.