Quân đội Nhân dân Việt Nam phất cờ Quyết chiến Quyết thắng trên nóc hầm chỉ huy của Pháp tại Điện Biên Phủ.

Tháng 7 năm 1953, chỉ huy mới của quân Pháp, tướng Henri Navarre, đến Đông Dương. Được sự hứa hẹn về việc Mỹ tăng viện trợ quân sự, Navarre chuẩn bị cho một cuộc tổng phản công mà báo chí Pháp và Mỹ gọi là "Kế hoạch Navarre".

Ngày 18 tháng 7 năm 1953, Navarre mở cuộc hành quân Hirondelle ("Con én") vào Lạng Sơn và cuộc hành binh "Camargue" vào Quảng Trị nhằm phá hủy được một số dụng cụ và máy móc của Việt Nam Dân chủ Cộng hòa. Ở Lạng Sơn, quân Pháp lùng sục các kho tàng rồi vội vã rút chạy. Sau đó, truyền thông Pháp loan tin quân đội đã diệt được hai tiểu đoàn, một số căn cứ trong khu tam giác là mối đe dọa trên quốc lộ số 1.

Liên tiếp với hai cuộc hành quân này, ngày 9 tháng 8 năm 1953, Pháp rút quân ra khỏi Nà Sản bằng không vận. Trước đây, năm 1952, Pháp đặt cứ điểm Nà Sản để ngăn Quân đội Nhân dân Việt Nam tiến công quân Pháp ở Lào.[2]

Ngày 15 tháng 10 năm 1953, Navarre mở Cuộc hành quân Moutte vào Ninh Bình và Thanh Hóa hòng giành lại thế chủ động trên chiến trường chính. Mục đích chính lại là phá các căn cứ hậu cần tiền duyên của Quân đội Nhân dân Việt Nam trong cuộc tiến công 1953–1954 được cho là sẽ diễn ra ở đồng bằng. Nhưng thực sự trong kế hoạch Quân đội Nhân dân Việt Nam được đề ra hồi tháng 9, đồng bằng Bắc Bộ chỉ là chiến trường phối hợp. Cuộc hành quân Moutte diễn ra là sự suy đoán sai của Navarre cùng sự xuất sắc của bộ đội mật mã Việt Nam.

Tháng 11 năm 1953, Navarre mở cuộc hành quân Castor đánh chiếm Điện Biên Phủ – Khu vực mà ông cho rằng có vị trí chiến lược chặn giữa tuyến đường chính của Quân đội Nhân dân Việt Nam sang Lào. Navarre xem căn cứ này vừa là một vị trí khóa chặn, vừa là một cái bẫy để nhử đối phương vào một trận đánh lớn theo kiểu kinh điển và có tính chất quyết định mà tại đó Quân đội Nhân dân Việt Nam sẽ bị tiêu diệt bởi pháo binh và hỏa lực không quân vượt trội của Pháp. Navarre đã chọn Điện Biên Phủ - vùng đất nằm trong một thung lũng lớn, cách Hà Nội 200 dặm đường không, với sự chi viện của khoảng 400 máy bay. Quân Pháp sau những trận đánh nống thất bại đã nhường các điểm cao xung quanh cho Quân đội Nhân dân Việt Nam, Navarre cho rằng khi đó Quân đội Nhân dân Việt Nam không đủ khả năng đưa pháo lên Điện Biên Phủ nên sẽ không có nguy hiểm gì từ các điểm cao. Điện Biên Phủ được Navarre xem như là một "cái nhọt tụ độc", hút hết phần lớn chủ lực của Quân đội Nhân dân Việt Nam và đảm bảo an toàn cho đồng bằng Bắc Bộ.

Khi đó, Đại tướng Võ Nguyên Giáp đang nghĩ tới một cuộc tấn công, hy vọng sẽ mở được một con đường xuyên Lào thọc qua Campuchia. Sau đó đưa lực lượng Quân đội Nhân dân Việt Nam tại miền Bắc vào chi viện bổ sung cho lực lượng sẵn có ở Nam Bộ. Trong cuộc họp tháng 11 năm 1953 của Bộ Quốc phòng Việt Nam Dân chủ Cộng hòa, các chỉ huy quân sự quyết định mở Chiến cục đông xuân 1953–1954 để xé lẻ khối quân chủ lực của Pháp đang co cụm đồng bằng Bắc Bộ. Các vị trí tiến công được xác định ở Lai Châu, Trung – Hạ Lào và Tây Nguyên. Ý tưởng tuyến đường chiến lược xuyên Lào sẽ được thực hiện một phần trong tương lai thông qua con đường mòn Hồ Chí Minh.

Bản đồ Đông Dương tháng 7 năm 1954, Nguồn: The Pentagon Papers Gravel Edition, Volume 1, Chapter 3, "The Geneva Conference, May-July, 1954", page 123 (Boston: Beacon Press, 1971)

Chiến dịch Lai Châu và Chiến dịch Trung Lào tháng 12 năm 1953 đến tháng 1 năm 1954 đã giúp Quân đội Nhân dân Việt Nam nắm giữ mảng lớn còn lại của vùng Tây Bắc (Điện Biên Phủ chỉ là một thung lũng nhỏ) và phần lớn vùng Trung và Nam Lào.[3]

Để đối phó, Navarre tăng cường cho Điện Biên Phủ khiến nó trở thành một "pháo đài bất khả xâm phạm" trong con mắt phương Tây. Nhưng Navarre không hề biết rằng bản thân đã rơi vào một cái "bẫy" của Võ Nguyên Giáp khi "đặt bẫy" đối thủ của mình. Việc xây dựng một tập đoàn cứ điểm ở vùng núi Tây Bắc hiểm trở hút đi của Pháp những đơn vị thiện chiến nhất. Điều đó tạo nên khoảng trống không thể bù vào ở đồng bằng Bắc Bộ.

Đại tướng Võ Nguyên Giáp quyết định vào "bẫy", và đưa vào Điện Biên Phủ 4 sư đoàn với một số lượng lớn pháo xấp xỉ quân Pháp ở Điện Biên Phủ, dù cơ số đạn hạn chế (chủ yếu là thu được của Pháp; phần Trung Quốc viện trợ rất hạn chế do nước này tham chiến tại Triều Tiên). Những cuộc tiến công trên toàn Đông Dương không cho Pháp tập hợp một đội quân cơ động ứng cứu. Những đơn vị phòng không đầu tiên của Quân đội Nhân dân Việt Nam được huấn luyện ở Liên Xô về nước tham chiến. Một lực lượng khổng lồ dân công làm công tác vận tải. Các đơn vị mạnh nhất của Quân đội Nhân dân Việt Nam bao vây quân Pháp ở Điện Biên Phủ.

Cuộc vây hãm Điện Biên Phủ diễn ra từ ngày 13 tháng 3 đến ngày 7 tháng 5 khi quân Pháp đầu hàng. Ở Washington đã có cuộc tranh luận về việc Mỹ có nên trực tiếp can thiệp bằng quân sự, nhưng tổng thống Eisenhower đã quyết định loại bỏ khả năng này do chính quyền Anh sẽ không ủng hộ.

Cục diện chiến trường Đông Dương, tại thời điểm trong và sau Chiến dịch Điện Biên Phủ, Việt Nam Dân chủ Cộng hòa kiểm soát khoảng 2 3 {\displaystyle {\tfrac {2}{3}}} lãnh thổ Việt Nam, nhưng chủ yếu là các vùng nông thôn và rừng núi, một số thị xã nhỏ, chưa kiểm soát được các thành phố lớn, Pháp kiểm soát một số tỉnh đồng bằng và các thành phố lớn đông dân cư, một số tỉnh đồng bằng nằm trong vùng tranh chấp. Việt Minh kiểm soát gần như toàn bộ miền Bắc Việt Nam nhưng tại miền Nam Việt Nam, Quân đội Quốc gia Việt Nam và quân đội Pháp chiếm ưu thế, quân đội riêng của các giáo phái tự trị cũng khá mạnh nên Việt Minh chỉ kiểm soát được một số vùng tại Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ.

Sau 56 ngày đêm, cứ điểm Điện Biên Phủ thất thủ, toàn bộ 16000 quân Pháp bị tiêu diệt hoặc bị bắt làm tù binh. Điện Biên Phủ là chiến thắng quân sự lớn nhất của Quân đội Nhân dân Việt Nam trong toàn bộ chiến tranh Đông Dương. Trên phương diện quốc tế trận này có một ý nghĩa rất lớn: lần đầu tiên quân đội của một quốc gia thuộc địa châu Á đánh thắng bằng quân sự một quân đội của một cường quốc châu Âu. Trận Điện Biên Phủ đã đánh bại ý chí duy trì Đông Dương là lãnh thổ thuộc Liên hiệp Pháp của Pháp và buộc nước này ra khỏi Đông Dương. Ngày 8 tháng 5, hội nghị Geneva bắt đầu họp bàn về vấn đề khôi phục hòa bình ở Đông Dương.