Quân đội Nhân dân Việt Nam

Gồm các Đại đoàn 308, 312 và 316 (thiếu), Tiểu đoàn 910 (Trung đoàn 148), 6 đại đội sơn pháo 75mm, 3 đại đội súng cối 120mm, 1 trung đoàn công binh và 11 đại đội bộ đội địa phương, do Bộ Tổng tư lệnh tổ chức, chỉ huy. Tổng quân số của hai hướng lên tới 36.000 người.

Võ Nguyên Giáp làm Tư lệnh chiến dịch, Hoàng Văn Thái làm Tham mưu trưởng, Nguyễn Chí Thanh làm Chủ nhiệm chính trị, Trần Đăng Ninh làm Chủ nhiệm cung cấp hậu cần.

Công tác đảm bảo hậu cần, gạo ở hướng chính trong đợt 1 là 1.195 tấn cho bộ đội và 142 tấn cho dân công. Hướng phụ là 104 tấn cho bộ đội và 43 tấn cho dân công. Dân công đi theo bộ đội là 4.300 người; dân công vận chuyển khác là 27.750 người. Đợt 2 và 3 là 3.400 tấn (không kể số gạo dân công ăn trên dọc đường). Hai tỉnh Phú Thọ, Yên Bái huy động 450 chiếc thuyền, phà đưa 30.000 bộ đội, dân công cùng với binh khí kỹ thuật qua sông.

Tổng kết toàn Chiến dịch Tây Bắc, đã huy động 11.750 tấn gạo (tiêu thụ hết 9.890 tấn gạo, 164 tấn muối, 328 tấn thịt, 82 tấn thực phẩm khác), huy động 200.000 dân công (bằng bảy triệu ngày công). Lượng vật chất bảo đảm cho chiến dịch khoảng 9.000 tấn lương thực thực phẩm, 120 tấn vũ khí, đạn dược và dụng cụ thuốc men cần thiết để cứu chữa cho khoảng 5.000 thương binh.

Liên hiệp Pháp

Gồm 8 tiểu đoàn, trong đó có năm tiểu đoàn người Thái và ba tiểu đoàn cơ động người Phi, ngoài ra còn có 43 đại đội bộ binh Thái làm nhiệm vụ chiếm đóng, bố trí thành 144 cứ điểm thuộc bốn phân khu: Lai Châu, Sông Đà, Nghĩa Lộ, Sơn La và 3 tiểu khu độc lập Thuận Châu, Phù Yên, Tuần Giáo;

Trong quá trình chiến dịch, được tăng viện thêm 9 tiểu đoàn bộ binh và dù Âu-Phi, 3 tiểu đoàn ngụy Thái, 1 tiểu đoàn biệt kích hỗn hợp, 1 tiểu đoàn pháo binh gồm 11 khẩu đại bác.

Công sự ở Nghĩa Lộ - Gia Hội, Cửa Nhì, Phong Thổ đã được cải tiến, có hầm ngầm, lô cốt xi-măng cốt thép. Còn các vị trí khác đều xây dựng theo kiểu cũ. Phần lớn, các vị trí đều đóng trên điểm cao, tiếp tế bằng máy bay, hàng ngày lính phải xuống chân núi lấy nước, vì vậy dễ bị bao vây khống chế. Việc tiếp tế và tiếp viện cho toàn khu và phân khu chủ yếu dựa vào không quân với khả năng tối đa 48 tấn một ngày và một tiểu đoàn dù. Việc tiếp tế giữa phân khu và cứ điểm chủ yếu bằng sức người và ngựa thồ.