Lúc 6 giờ 52 ngày 20 tháng 11 năm 1953, phi cơ trinh sát gửi một bức điện mật mã tới Sở chỉ huy của Thiếu tướng Cogny - Chỉ huy các lực lượng mặt đất ở Bắc Bộ: "Sương đang tan ở Điện Biên Phủ". Lúc 8 giờ 15, sáng ngày 20 tháng 11 năm 1953, 33 máy bay Dakota cất cánh từ sân bay Bạch Mai hướng về Tây Bắc. 32 chiếc khác sẵn sàng chờ lệnh tại sân bay Gia Lâm. Tổng cộng 65 chuyến máy bay C-47 Dakota đã thả 3.000 lính dù và chiến cụ xuống thung lũng Điện Biên Phủ.

Phi đội C-47 đầu tiên đã tới Điện Biên Phủ lúc 10 giờ 30. Mệnh lệnh được phát ra "hook up". Một số lính kiểm tra lại các khẩu tiểu liên MAT-49; một số khác chỉnh lại những túi đạn và lựu đạn nặng trĩu. 10 giờ 35, lính dù bắt đầu nhảy. Thiếu tá Marcel Bigeard và tiểu đoàn 6e BPC, nhảy xuống điểm tập kết (dropping zone - DZ) tây bắc, Thiếu tá Jean Bréchignac và tiểu đoàn II/1e RCP nhảy xuống điểm DZ phía nam lòng chảo.

QĐNDVN chỉ bị bất ngờ chốc lát. Mệnh lệnh được truyền đi qua các cánh đồng lúa khi binh sĩ QĐNDVN chạy nước rút để bảo vệ Sở chỉ huy tiểu đoàn. Quân Pháp vấp phải sự kháng cự của Tiểu đoàn 910, Trung đoàn 148 địa phương của QĐNDVN có mặt ở đây. Tiểu đoàn của Bigeard nhảy trúng khu vực tiểu đoàn này đang tập dượt nên bị chống cự mãnh liệt. Bigeard cho biết: "Chúng tôi được cấp trên cho biết là ở đó không có quân Việt Minh. Nhưng chính xác là đã có hai đại đội. Một vài lính của tôi đã bị bắn chết khi đang còn lơ lửng trên không trung, số khác thì bị đâm chết khi chạm đất."

Thiếu tá Bigeard cùng với radio đi về phía làng, cố gắng thoát ra khỏi những gì mà sau này ông mô tả như một "mớ hỗn độn". 11 giờ 30, Bigeard thành lập bốt chỉ huy cách làng 250 m, làm việc với 4 chiếc đài phát mới có được. Với sự giúp đỡ của một máy bay phát hiện mục tiêu, ông yêu cầu các máy bay B-26 Invader tấn công vào những tốp lính đối phương, cố gắng liên lạc với Bréchignac hoặc nhóm chỉ huy đã nhảy dù cùng ông.

13 giờ 30, một số pháo hỏng đã kịp thời được phục hồi để bắn chặn vào làng trước đợt tấn công. Những chiếc B-26 bay thấp để bắn phá các đơn vị đối phương đã bắt đầu rút về phía nam. Trận đánh ở làng là một cuộc chiến đấu khá dữ dội. Máy bay Pháp phải yểm trợ đến 4 giờ chiều QĐNDVN mới rút lui. Pháp thiệt hại 16 người chết, 47 bị thương.

Ông Trần Can (tức Trần Cân), nguyên Đại đội trưởng Đại đội 634, Tiểu đoàn 910, Trung đoàn 148, nhớ lại buổi sáng sớm ngày 20 tháng 11 năm 1953:

"Dù của địch lúc này đã dày đặc trời Điện Biên. Dù rơi trùm lên cả trận địa của hai đại đội 221 và 225 chỗ sân bay. Súng cối mình không biết bắn thế nào vì bắn nó sẽ trúng cả quân mình. Hôm đó, nhiều chiếc Dakota sau khi trút dù đã sà xuống rất thấp để uy hiếp quân ta... Đánh nhau lẫn lộn, lục bục suốt từ 8 giờ sáng đến khoảng một giờ rưỡi chiều, chúng tôi và Đại đội 220 mới vào bắt liên lạc được với Đại đội 221 và Đại đội 225. Hai đại đội này đã thương vong nhiều do đánh giáp lá cà, dùng lựu đạn và lưỡi lê. Khoảng hơn 10 giờ, súng cối 81 ly của ta phía Bản Kéo lên tiếng, bắn tan rã từng mảng lính dù địch đang co cụm trên sân bay Mường Thanh. Đầu giờ chiều, địch cụm quân lại được trong cánh đồng gần phố Mường Thanh, vẫn chưa chiếm các điểm cao.Đánh nhau đến 4 giờ chiều thì sương mù nhiều, ta và địch không thấy nhau. Sức chiến đấu của ta sau một ngày cũng xuống, chúng tôi cho rút quân, một bộ phận lên hướng Him Lam, số đông về Sam Mứn, cách trung tâm Mường Thanh chừng 6 km".

Hai ngày sau, ngày 21 và 22 tháng 11, liên tiếp 3 tiểu đoàn Dù nữa được thả xuống cùng với một đại đội Pháo binh. Ngày 24 tháng 11, phi đạo được sửa chữa xong, phi cơ lại đáp xuống được. Từ ngày 20 tới ngày 22 tháng 11 năm 1953, Pháp đã ném xuống cánh đồng Mường Thanh 6 tiểu đoàn dù, khoảng 4.595 quân

Ngày 26, một binh đoàn cơ động ở Lai Châu, có nhiệm vụ bảo vệ cuộc hành quân Castor từ xa, mới đến Điện Biên Phủ: 7 đại đội lính Thái từ vùng Yên Cừ ở phía Bắc xuống, mỗi hàng quân có lá cờ Pháp đi đầu để tránh máy bay ném bom nhầm, dưới quyền chỉ huy của viên Đại úy Bodier, con rể của người đứng đầu xứ Thái tự trị: Đèo Văn Long, một tù trưởng người Thái, giữ chức chủ tịch. Điện Biên Phủ là một phủ trực thuộc tỉnh này, nằm trong lãnh thổ hoàng gia và được hưởng quy chế đặc biệt dành cho dân tộc thiểu số. Trung tá Trancart chỉ huy vùng Lai Châu, quan hệ giữa Bộ Chỉ huy quân sự và quyền lực phong kiến của Đèo Văn Long được giao cho Đại úy Bordier.

Ngày 27 tháng 11, Đại tá Christian de Castries được cử giữ chức vụ Chỉ huy trưởng căn cứ Điện Biên Phủ thay tướng Gilles, người đã chỉ huy cuộc nhảy dù đầu tiên. Ngày 29 tháng 11, tám ngày sau khi chiến dịch "Hải ly" bắt đầu, tướng Navarre và tướng Cogny đích thân thị sát Điện Biên Phủ và rất hài lòng với kết quả ban đầu của chiến dịch.