Bộ Tổng Tham mưu Quân đội Nhân dân Việt Nam cùng với Tổng cục Cung cấp đã tính toán rằng: bước đầu, phải huy động cho chiến dịch 4.200 tấn gạo (chưa kể gạo cho dân công), 100 tấn rau, 100 tấn thịt, 80 tấn muối, 12 tấn đường. Tất cả đều phải vận chuyển qua chặng đường dài 500 km phần lớn là đèo dốc hiểm trở, máy bay Pháp thường xuyên đánh phá. Theo kinh nghiệm vận tải đã tổng kết ở chiến dịch Tây Bắc (năm 1952), để có 1 kg gạo đến đích phải có 24 kg ăn dọc đường. Vậy nếu cũng vận chuyển hoàn toàn bằng dân công gánh bộ, muốn có số gạo trên phải huy động từ hậu phương hơn 60 vạn tấn, và phải huy động gần 2 triệu dân công để gánh. Cả hai con số này đều cao gấp nhiều lần so với kế hoạch dự kiến ban đầu.

Chủ tịch Hồ Chí Minh cùng Bộ Chính trị và Tổng Quân ủy đã đề ra những giải pháp quyết đoán và đầy sáng tạo. Một mặt, Bác động viên nhân dân Tây Bắc ra sức tiết kiệm để đóng góp tại chỗ. Mặt khác, Bác lại động viên dân công phối hợp với công binh ra sức đẩy mạnh việc làm đường, sửa đường, huy động tối đa các phương tiện vận chuyển thô sơ như: xe ngựa, xe đạp thồ, thuyền bè... nhằm giảm đến mức tối đa lượng lương thực thực phẩm tiêu thụ dọc đường do phải đưa từ xa tới.

Số dân công chỉ tính từ trung tuyến trở lên, đã cần tới 14.500 người. Về chuẩn bị đường sá, các con đường thuộc tuyến chiến dịch đều phải bảo đảm vận chuyển bằng ô tô. Trước đây, để chuẩn bị đánh Nà Sản, con đường 13 từ Yên Bái lên Tạ Khoa đã sửa chữa xong, nhưng lúc này cần tiếp tục tu bổ thêm. Đường từ Mộc Châu đi Lai Châu rất xấu, phải sửa chữa nhiều. Phân công cho Bộ Giao thông Công chính phụ trách đường 13 lên tới Cò Nòi, và đường 41 từ Mộc Châu lên Sơn La, bộ đội phụ trách quãng đường 41 còn lại từ Sơn La đi Tuần Giáo, và từ Tuần Giáo đi Điện Biên Phủ (sau này gọi là đường 42). Thời gian tiến hành từ tháng 12 năm 1953.

Để một lực lượng mạnh cho chiến dịch Điện Biên Phủ, chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa đã huy động tối đa về sức người và sức của: hàng vạn dân công và bộ đội làm đường dã chiến trong khoảng thời gian cực ngắn, dưới các điều kiện rất khó khăn trên miền núi, lại luôn bị máy bay Pháp oanh tạc. Các dân công từ vùng do Việt Minh kiểm soát đi tiếp tế bằng gánh gồng, xe đạp thồ kết hợp cùng cơ giới đảm bảo hậu cần cho chiến dịch. Đội quân gồm thanh niên xung phong, dân công hỏa tuyến, được huy động tới hàng chục vạn người (gấp nhiều lần quân đội) và được tổ chức biên chế như quân đội.

Một trong những lực lượng quan trọng phục vụ hậu cần cho chiến dịch là đội xe đạp thồ trên 2 vạn người, với năng suất tải mỗi xe chở được 200–300 kg,[16] kỷ lục lên đến 352 kg (người đó là ông Ma Văn Thắng, một người Phú Thọ). Xe thồ được cải tiến có thể cho năng suất chở hàng cao hơn gấp hơn 10 lần dân công gánh bộ, đồng thời giảm được mức tiêu hao gạo ăn dọc đường cho người chuyên chở. Ngoài ra xe thồ còn có thể hoạt động trên những tuyến đường ghồ ghề mà xe ô tô không thể đi được. Chính phương tiện vận chuyển này đã gây nên bất ngờ lớn ngoài tầm dự tính của các chỉ huy Pháp, làm đảo lộn những tính toán trước đây khi cho rằng Việt Minh không thể bảo đảm hậu cần cho một chiến dịch lớn, dài ngày trong các điều kiện phức tạp như vậy được.

Trong một tháng, bộ đội và thanh niên xung phong đã làm được một khối lượng công việc đồ sộ. Con đường Tuần Giáo - Điện Biên Phủ, dài 82 km, trước đây chỉ rộng 1 m, đã được mở rộng và sửa sang cho xe kéo pháo vào cách Điện Biên 15 km. Từ đây, các khẩu pháo được kéo bằng tay vào trận địa trên quãng đường dài 15 km. Đường kéo pháo rộng 3 m, chạy từ cửa rừng Nà Nham, qua đỉnh Pha Sông cao 1.150 mét, xuống Bản Tấu, đường Điện Biên Phủ - Lai Châu, tới Bản Nghễu, mở mới hoàn toàn. Để bảo đảm bí mật, đường được ngụy trang toàn bộ, máy bay trinh sát Pháp khó có thể phát hiện.

Tổng cộng trong thời gian tiến hành chiến dịch, Việt Minh đã huy động được hơn 26 vạn dân công từ các dân tộc Tây Bắc, Việt Bắc, Liên khu 3, Liên khu 4…, 20.911 xe đạp thồ, 11.800 bè mảng, đóng góp cho chiến dịch 25.000 tấn lương thực. Trừ số tiêu hao dọc đường, số tới được mặt trận để cung cấp cho quân đội là 14.950 tấn gạo, 266 tấn muối, 62 tấn đường, 577 tấn thịt, 565 tấn lương khô. Ngoài ra, từ Thanh Hóa, Hòa Bình, Vĩnh Yên, Phúc Yên, Thái Nguyên, Phú Thọ… cũng đã huy động được hơn 7.000 xe cút kít, 1.800 xe trâu, 325 xe ngựa, hàng chục ngàn xe đạp thồ để phục vụ hậu cần chiến dịch.[17]

Ngoài ra, Pháp cũng đã đánh giá sai khả năng pháo binh của QĐNDVN khi cho rằng đối phương vốn không có xe cơ giới nên không thể mang pháo lớn (lựu pháo 105 mm và pháo phòng không 37 mm) vào Điện Biên Phủ mà chỉ có thể mang loại pháo nhẹ là sơn pháo 75 mm trợ chiến mà thôi. Đối lại, những người lính QĐNDVN đã khôn khéo tháo rời những bộ phận có thể tháo rời được một cách đơn giản và dễ dàng của khẩu pháo rồi dùng sức người để vận chuyển, sau khi đến trận địa thì họ tiến hành lắp ráp những chi tiết này lại với nhau một cách bí mật và nhanh chóng. Bằng cách thức đơn giản đó, họ đã đưa được thành công những khẩu lựu pháo 105 mm nặng tới 2,1 tấn lên bố trí sâu trong các hầm pháo được khoét sâu vào các lòng núi, sườn núi, xây dựng thành các trận địa pháo bí mật nhưng lại rất nguy hiểm và lợi hại với người Pháp. Từ trên cao, những trận địa này có khả năng khống chế rất tốt lòng chảo Điện Biên Phủ mà lại cực kỳ an toàn trước bom và pháo của đối phương. Với thế trận hỏa lực này, các khẩu pháo của QĐNDVN chỉ cách mục tiêu 5–7 km, chỉ bằng một nửa tầm bắn tối đa để bắn chính xác hơn, ít tốn đạn và sức công phá cao hơn,[18] thực hiện đúng nguyên tắc "hỏa khí phân tán, hỏa lực tập trung", từ nhiều hướng bắn vào một trung tâm, ngược lại pháo binh Pháp lại bố trí ở trung tâm, phơi mình tơ hơ trên trận địa.

Các trang bị vũ khí (pháo binh và đạn dược) chủ yếu do Trung Quốc viện trợ. Theo Đại tướng Lê Đức Anh nhận xét trong hồi ký của ông thì "Ở Điện Biên Phủ, nếu không có lựu pháo, vũ khí, đạn dược và quân trang quân dụng của Trung Quốc giúp đỡ thì Việt Nam khó giành được thắng lợi".[19] Mặc dù vậy, lượng viện trợ không có nhiều và việc vận chuyển cũng rất khó khăn. Việc sử dụng đạn pháo 105mm của QĐNDVN trong chiến dịch phải rất tiết kiệm. Trước mỗi trận đánh có hiệp đồng binh chủng, số lượng đạn pháo đều phải được duyệt trước. Ngoài ra, các trung đoàn, đại đoàn muốn xin pháo chi viện thì cứ 3 viên phải được phép của Tham mưu trưởng chiến dịch, 5 viên trở lên phải được đích thân Tổng Tư lệnh duyệt. Bởi với dự trữ chỉ có hơn 15.000 viên đạn pháo 105mm, nếu bắn cấp tập theo kiểu "thắng tay" như Pháp thì các khẩu pháo của Việt Nam sẽ hết đạn chỉ sau vài ngày.

Bên cạnh đó, các chỉ huy pháo binh QĐNDVN còn lập trận địa giả để nghi binh – dùng những thanh gỗ thui đen rồi sắp xếp lại thành những khẩu pháo giả, nghếch nòng lên. Khi trận địa thật khai hỏa thì chiến sĩ phụ trách nghi binh từ trong công sự chui ra rồi anh ta tung từ 1 đến 3 quả bộc phá (mỗi quả nặng khoảng từ 25 đến 30 cân thuốc nổ) lên trên không thật cao. Xong xuôi, anh ta sẽ chạy thật nhanh ra khỏi khu vực đó. Máy bay trinh sát Pháp sẽ nghĩ đó là pháo Việt Minh nên sẽ phát tín hiệu cho pháo binh và không quân Pháp tiến hành phản kích tơi bời. Sau khi mất khoảng 80% bom đạn để đánh các "khẩu pháo" làm bằng gỗ "trị giá" vài đồng của Việt Minh thì các chỉ huy Pháp mới nhận ra là mình đã bị Việt Minh lừa. Suốt chiến dịch, pháo binh QĐNDVN chỉ hỏng một pháo 105mm. Khẩu pháo này vốn đã bị hỏng hóc tương đối nhiều từ lúc mà Trung Quốc tiến hành hỗ trợ cho Việt Minh một lô hàng 20 khẩu pháo 105mm do quân Giải phóng Nhân dân Trung Quốc thu giữ được từ tay quân đội Trung Hoa Dân Quốc của Tưởng Giới Thạch trong thời kỳ Nội chiến Quốc-Cộng ở Trung Quốc. Quân đội Tưởng Giới Thạch sở hữu những khẩu lựu pháo 105mm này là do Hoa Kỳ tiến hành hỗ trợ trong suốt Thế chiến 2 và thời kỳ Nội chiến Quốc-Cộng với tư cách là "đồng minh" của Mỹ. Đây là một nguyên nhân làm cho pháo binh Pháp dù có các thiết bị phản pháo hiện đại vẫn bị thất bại. Tướng Võ Nguyên Giáp về sau nhận xét: "Thực tế kinh nghiệm này của chiến dịch Điện Biên Phủ đã trở thành truyền thống chiến đấu dùng thô sơ đánh hiện đại của quân đội ta trong suốt chiều dài chống Mỹ cứu nước". Còn tướng Paul Ély, Tổng Tham mưu trưởng Quân đội Pháp khi diễn ra trận Điện Biên Phủ nhận định: "Một lần nữa, kỹ thuật lại bị thua bởi những con người có tâm hồn và một lòng tin". [20]