Đúng 15 giờ ngày 23 tháng 4 năm 1972, pháo binh Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam nã đạn dồn dập vào căn cứ Tân Cảnh, cứ điểm mạnh nhất của QLVNCH. Vào lúc 1 giờ sáng ngày 24 tháng 4 năm 1972, 9 xe tăng T-54 của Đại đội 7 (Tiểu đoàn Xe tăng 297) xông thẳng qua thị trấn Tân Cảnh, lao lên mở cửa phía Đông căn cứ Tân Cảnh. Chớp thời cơ đối phương hoảng loạn, Tiểu đoàn 9 của Quân Giải phóng cùng đội công tác tỉnh Kon Tum kêu gọi nhân dân nổi dậy. Cho đến 5 giờ 55 phút ngày 24 tháng 4 năm 1972, Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam đã chiếm được thị trấn Tân Cảnh.

Lúc này cuộc chiến đấu ở căn cứ E42 Tân Cảnh diễn ra dữ dội. Một mình chiếc xe tăng Type 59 mang số hiệu 377 của Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam đã tiêu diệt 7 xe tăng M41 của địch trước khi bị QLVNCH bắn cháy bằng súng chống tăng. Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam dần dần làm chủ tình hình. Đến lúc 11 giờ trưa ngày 24 tháng 4 năm 1972, Trung đoàn 66 Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam đã làm chủ căn cứ Tân Cảnh. Theo phía Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam, họ bắn rơi 8 máy bay, thu 9 xe tăng, 20 pháo 105 mm và 155 mm, gần 100 xe quân sự, hàng vạn quả đạn pháo và toàn bộ phương tiện chiến tranh của địch, bắt 429 tù binh.[5]

Ngay khi Tân Cảnh sắp bị tiêu diệt, Bộ Tư lệnh Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam tại mặt trận cánh Đông đã cho pháo binh bắn phá căn cứ Đăk Tô 2 (sân bay Phượng Hoàng). Vào lúc 8 giờ sáng ngày 24 tháng 4 năm 1972, Trung đoàn 1 Sư đoàn 2 đánh thẳng vào sở chỉ huy E47 ngay ở sân bay Phượng Hoàng, 4 xe tăng T-54 và một pháo tự hành cấp tốc rời căn cứ Tân Cảnh chi viện cho mũi tấn công tại căn cứ Đăk Tô 2. Sức kháng cự của E47 nhanh chóng bị đè bẹp, Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam làm chủ căn cứ Đăk Tô 2.

Cụm phòng ngự mạnh của QLVNCH ở căn cứ Tân Cảnh - Đăk Tô 2 bị tiêu diệt. Đại tá Lê Đức Đạt, Tư lệnh Sư đoàn 22 QLVNCH tử trận, phần còn lại của sư đoàn rút vào rừng tìm đường về Kon Tum. QLVNCH đóng ở các căn cứ Ngok Blêng, Ngok Rinh Rua, Tri Lễ, quận Đăk Tô cũng bắt đầu rút chạy trong hoảng loạn. Một vùng đất từ Diên Bình, qua Tân Cảnh đến Đăk Tô, về Đăk Mốt đã hoàn toàn nằm trong tay Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam. Tuy nhiên, sau trận đánh bản thân họ cũng bị thiệt hại đáng kể, nhiều xe tăng bị cháy, hậu cần thiếu, đặc biệt là đạn pháo nên 20 ngày sau mới tổ chức tấn công tiếp vào Kon Tum.