Nghĩa Lộ là một đồn cách đông bắc Sơn La khoảng 100 km và cách Yên Bái khoảng 80 km về phía tây nam. Nghĩa Lộ nằm trong một thung lũng rộng lớn phì nhiêu, dài 10 km và rộng 4 km, có khoảng 40 ngàn dân, ngay trên trục giao thông để Việt Minh chuyển vận đồ tiếp tế từ Trung Quốc viện trợ qua Cao Bằng, Tuyên Quang, Yên Bái, Nghĩa Lộ, Sơn La, Điện Biên Phủ. Thị trấn Nghĩa Lộ nằm giữa một thung lũng rộng lớn có đông đúc dân cư. Quân Pháp ở đây có hai đơn vị trấn giữ, chia ra Đồn thượng trên ngọn đồi cao nhòm xuống thị trấn và Đồn hạ, một đồn thấp nằm ngay trong thị trấn.

Quân đội Nhân dân Việt Nam mở chiến dịch Lý Thường Kiệt với chủ đích nắm tất cả vùng tây bắc Việt Nam. Nghĩa Lộ là trạm trung chuyển quan trọng và cũng là một vựa thóc lớn.

Về phía Pháp, ngày 20 tháng 9, Raoul Salan đã cam kết với de Lattre (đang ở Washington DC kể thuyết phục Mỹ viện trợ) là sẽ cố thủ tại Nghĩa Lộ. Đây sẽ là một cuộc thử nghiệm quan trọng cho năng lực chiến đấu của quân Pháp để từ đó có thể tạo sự tin tưởng từ phía Mỹ.