Lúc 1 giờ sáng ngày 1 tháng 4, Đoàn C30B Quân giải phóng gồm Trung đoàn 24 và 271, phối thuộc Đại đội xe tăng 33 tấn công cứ điểm Sa Mát, do Chiến đoàn 49 Quân lực Việt Nam Cộng hòa trấn giữ, với mục đích nghi binh. Tuy bị bất ngờ, nhưng lực lượng đồn trú cũng đã chống trả mãnh liệt, dùng M-72 bắn hỏng 3 xe tăng. Rạng sáng ngày 5 tháng 4 năm 1972, vào lúc bình minh, Bộ Tư lệnh Chiến dịch hạ quyết tâm:

"Phải chiếm An Lộc trước ngày 20 tháng 4 năm 1972, nghĩa là phải đè nặng áp lực tối đa lên một vùng hơn 100 km nằm về phía Bắc Sài Gòn, để cầm chân một số lớn lực lượng nòng cốt của địch tại đây."

Ngày 5 tháng 4 năm 1972, Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam sử dụng lực lượng của sư đoàn 5, tăng cường Trung đoàn 3 Bộ binh (Sư đoàn 9), Trung đoàn pháo binh 28 và 2 đại đội xe tăng, do Thượng tá Bùi Thanh Vân [16] chỉ huy, tấn công mạnh vào Lộc Ninh là quận ở phía bắc An Lộc. Quân Giải phóng miền Nam Việt Nam giao chiến với lực lượng phòng thủ của Chiến đoàn 9 Quân lực Việt Nam Cộng hòa (bao gồm Trung đoàn 9 Bộ Binh, 30 chiến xa của Thiết đoàn 5, có thêm các đơn vị Biệt động quân Biên phòng, Địa Phương Quân và Nghĩa quân ở Lộc Ninh). Do trận đánh kéo dài mà chưa chiếm được ưu thế, quân tấn công lui trở ra, pháo kích vào các ổ kháng cự của quân trú phòng. Đồng thời họ nghiên cứu lại trận đánh.

15 giờ ngày 6 tháng 4 năm 1972, một đơn vị trinh sát của Trung đoàn đặc công 429 bất ngờ tấn công phá hủy sân bay Quản Lợi, thăm dò từ phía bắc, đồng thời cắt đứt tuyến tiếp viện bằng đường không của An Lộc. Đoạn đường từ An Lộc đi Lộc Ninh bị gián đoạn hoàn toàn, chỉ có thể liên lạc bằng điện thoại. Đại tá Nguyễn Công Vĩnh, tư lệnh Chiến đoàn 9 Quân lực Việt Nam Cộng hòa điều 2 tiểu đoàn bộ binh và thiết giáp 1 đang phòng ngự căn cứ Hoa Lư (tiền đồn ở Bắc Lộc Ninh) về ứng cứu như bị rơi vào đúng trận địa phục kích của Sư đoàn 5 (F5). Bộ tư lệnh B2 tăng cường cho hướng này trung đoàn pháo hỗn hợp 40 (gồm pháo, cối và hỏa tiễn H12), 2 đại đội xe tăng hỗn hợp (PT-76 và T-54). Bộ đội sư đoàn 5 tiếp tục công kích, bắn cháy 18 xe tăng, 31 xe thiết giáp M113 và bắn rơi 8 máy bay trực thăng UH-1 của Quân lực Việt Nam Cộng hòa.

5 giờ 30 phút ngày 7 tháng 4 năm 1972, Quân Giải phóng mở đợt tấn công tổng lực vào chi khu Lộc Ninh. Sau 3 ngày bị tấn công và bị cắt đứt tiếp viện, quân trú phòng được lệnh di chuyển dần dần về phía Nam để lùi về An Lộc. Toàn bộ 30 chiến xa của Quân lực Việt Nam Cộng hòa, một số bị phá hủy. Đến 14 giờ, Quân Giải phóng đã chiếm lĩnh hoàn toàn chi khu Lộc Ninh. Đại tá Nguyễn Công Vĩnh, Chiến đoàn trưởng Chiến đoàn 9 bị bắt sống. Ngày 8 tháng 4 năm 1972, Lộc Ninh hoàn toàn thuộc quyền kiểm soát của quân Giải phóng.

Chỉ trong vòng 3 ngày giao tranh, Quân lực Việt Nam Cộng hòa đã có 600 binh sĩ chết chưa kể số bị thương hoặc bị bắt. Chiến đoàn 9 bị thiệt hại nặng, đại tá Nguyễn Công Vĩnh và trung tá Nguyễn Đức Dương, chỉ huy thiết đoàn 1 bị bắt. Hơn 100 xe tăng - xe thiết giáp chỉ còn hơn 30 chiếc thoát được về An Lộc.

Sư đoàn 7 xuất phát từ vùng biên giới Campuchia, đi vòng qua An Lộc, tiến xuống phong tỏa Quốc lộ 13 ở phía Nam An Lộc, tức là con đường bộ duy nhất tiếp tế cho thị trấn này, đồng thời uy hiếp các căn cứ Katum, Bổ Túc, Tống Lê Chân, Thiện Ngôn, phối hợp với Đoàn C30B để cầm chân Sư đoàn 25 Bộ binh Việt Nam Cộng hòa tại Tây Ninh, ngăn cản không cho tiếp viện An Lộc. Các đơn vị hạ quyết tâm: "Dựng bức tường thép trên Quốc lộ 13, không để 1 chiếc xe, 1 tên địch nào vượt qua trận địa".

Lực lượng 2 bên ở thị trấn An Lộc

Sau khi chiếm được Lộc Ninh, Sư đoàn 5 hành quân tiến theo quốc lộ 13, uy hiếp mặt Bắc An Lộc. Một số đơn vị của sư đoàn này trực tiếp tham gia tấn công An Lộc. Sư đoàn 9 cũng xuất phát từ biên giới, là lực lượng chủ lực tấn công An Lộc. Sau khi hạ được cứ điểm cầu Cần Lê, tiến xuống và tấn công An Lộc từ phía Tây.

Đối với Quân lực Việt Nam Cộng hòa, Trước áp lực mỗi ngày một mạnh của địch, để tránh bị bao vây tiêu diệt, Chiến đoàn 52 phải rút bỏ Cần Lê, lui về phòng thủ mạn Tây Bắc An Lộc. Trung đoàn 8 còn nguyên vẹn quân số 2.500 binh sĩ phòng thủ ở hướng Bắc An Lộc - hướng tấn công chính của Quân Giải phóng, án ngữ điểm cao núi Đồng Long, cùng phối hợp chống đỡ hướng tấn công chính của Quân Giải phóng. Liên đoàn 3 Biệt động quân phòng thủ phía Đông, án ngữ điển cao Núi Gió. Trung đoàn 7 phòng thủ hướng Nam và Tây Nam, đề phòng tập hậu, đồng thời sẽ tập kích khi có điều kiện để mở thông tuyến tiếp viện từ phía Nam.

Tại tuyến phòng thủ An Lộc, lực lượng phòng thủ của Việt Nam Cộng hòa rơi vào thế bất lợi khi toàn bộ 24 khẩu đại bác 105mm của Tiểu đoàn 52 Pháo binh Việt Nam Cộng hòa đã bị pháo kích phá hủy gần hết, chỉ còn lại một khẩu duy nhất may mắn "còn sống sót". Ngoài ra, một pháo đội 6 khẩu của quân Nhảy dù được trực thăng vận xuống Đồi Gió, về phía Đông An Lộc, mấy ngày sau cũng bị quân Giải phóng tấn công và tiêu diệt.

Trong quá trình trận đánh, quân Việt Nam Cộng hòa được chi viện liên tục từ không quân Mỹ, trong đó quan trọng nhất là máy bay ném bom hạng nặng B-52.