16 giờ ngày 10 tháng 12, trinh sát trung đoàn báo cáo có một bộ phận quân Pháp đang đào công sự ở cồn cát giữa sông Đà. Trung đoàn trưởng báo cáo và đề nghị với đại đoàn trưởng cho sử dụng một lực lượng nhỏ dùng thuyền ra tiêu diệt và đánh chiếm cồn cát. Nhưng đại đoàn trưởng chỉ thị cho trung đoàn triền khai chiếm lĩnh trận địa theo kế hoạch đã định, vì thời gian rất gấp, không thể trì hoãn.

17 giờ, trung đoàn trưởng hạ lệnh cho các đơn vị hành quân vào chiếm lĩnh trận địa.

Tiểu đoàn 29 với 5 khẩu sơn pháo 75 mm, trung đội súng máy phòng không 12,7mm và sở chi huy trung đoàn đi theo đường xóm Né, Bò Ngang vào chiếm lĩnh trận địa ở phía tây khu B.

Tiểu đoàn 23 cùng với 2 khẩu pháo 75 mm theo đường xóm Né Đồng Xuân vào chiếm lĩnh trận địa ở phía bắc khu A.

Tiểu đoàn 23 cùng các lực lượng tăng cường từ xóm Đồi Lau qua xóm Trại vào chiếm lĩnh trận địa ở phía tây nam khu C.

Tuy đã trinh sát kỹ, nhưng do địa hình trống trải, có nhiều đường ngang tất, nên trinh sát đã đưa tiểu đoàn 29 và tiểu đoàn 23 đi lạc đường và bị ùn tắc ở cuối sân bay. Do không giữ được bí mật nên bi lộ.

Tiểu đoàn sơn pháo 75 mm và bộ phận súng cối gặp phục kích, quân Pháp bắn vài loạt rồi bỏ chạy về cứ điểm. Tiểu đoàn 322 cũng gặp quân Pháp tuần tra ở gần cứ điểm.

Đội hình hành quân của trung đoàn bị lộ khi chưa vào đến vị trí xuất phát tiến công. Pháo của quân Pháp từ Chẹ, Đá Chông, Thủ Pháp bên kia công Đà bắn mạnh vào đội hình của trung đoàn, tạo nên màn đạn bao quanh cứ điểm. Bộ đội phải đứng lại đào công sự tránh pháo, một số bị thương vong. Mặc dù đã dự kiến trước tình huống này nhưng cán bộ chi huy các đơn vị lúc đầu tỏ ra lúng túng, nhất là khi hệ thống thông tin bị gián đoạn.

Phát hiện được cuộc tiến công của Việt Minh, quân Pháp bắn pháo ngày càng mạnh hơn, tạo nên các đoạn bắn chặn cố định và di động trên các hướng tiến quân của trung đoàn, tiểu đoàn trưởng và chính trị viên của tiểu đoàn 23 hy sinh, tiểu đoàn trưởng và chính trị viên tiểu đoàn 29 bị thương. Tiểu đoàn pháo binh 90, và bộ phận cối 82 mm bị pháo cản đường, hai khẩu pháo đi đầu bị trúng đạn. Chiến sĩ khiêng pháo bị thương không vào trận địa triển khai được. Sở chỉ huy trung đoàn cũng bi pháo bắn, phải di chuyền ra cạnh Ngòi Lát. Trung đoàn trưởng hầu như mất liên lạc với các đơn vị suốt từ 19 đến 22 giờ, các hướng tiến quân bị "phơi lưng" trước hỏa lực pháo binh của Pháp.

Một số đồng chí phái viên cấp trên cùng đi với trung đoàn đã nêu ý kiến: "Nên tổ chức đánh tiếp hay lui quân?".

22 giờ, tại sở chỉ huy trung đoàn, thường vụ đảng ủy trung đoàn họp dưới sự chủ toạ của đồng chí bí thư. Sau khi nhận định tình hình, thường vụ khẳng định: khả năng đánh thắng vẫn còn, lui quân lúc này cũng thêm tổn thất và ảnh hưởng tới tư tưởng bộ đội và quyết định.

Tiếp tục lãnh đạo trung đoàn thực hiện nhiệm vụ tiến công tiêu diệt cứ điểm Tu Vũ, đánh thắng trận mở màn chiến địch.

Về biện pháp: nhanh chóng củng cố tổ chức, chấn chỉnh đội hình, đưa bộ đội vào tiếp cận sát hàng rào để tránh pháo sát thương, khẩn trương hoàn thành công tác chuẩn bị sẵn sàng nổ súng khi có lệnh.

Chuẩn bị kế hoạch đánh cả ngày hôm sau, Bộ tư lệnh đại đoàn nhất trí thông qua quyết tâm của trung đoàn và chỉ thị: tiếp tục động viên bộ đội khắc phục khó khăn. kiên quyết thực hiện nhiệm vụ tiến công trước lúc trời sáng. Lúc này thông tin giữa trung đoàn và các đơn vi vẫn chưa thông suốt, trung đoàn đã phân công cán bộ trực tiếp xuống từng đơn vi truyền đạt nghị quyết của thường vụ đảng ủy giúp đơn vi tổ chức chiến đấu và bổ sung của bộ cho tiểu đoàn 23

Trung đoàn phó trực tiếp xuống chỉ đạo các đơn vi của tiểu đoàn pháo binh 90, nhanh chóng đưa pháo vào vị trí triển khai. Phó chính ủy trực tiếp xuống chấn chỉnh các phân đội bị lạc do pháo bắn chặn, tổ chức cho bộ đội vào chiếm lĩnh trận địa quy định.

Trong khi thường vụ đảng ủy họp, các đơn vi mặc dù mất liên lạc với trung đoàn, lực lượng bị thương vong nhiều nhưng vẫn chủ động thực hiện nhiệm vụ được giao theo kế hoạch, đưa bộ đội vượt qua làn pháo đang chặn tiến vào vị trí triển khai. Tiểu đoàn 29 và tiểu đoàn 23 sau khi vào vị trí triển khai đã nhanh chóng cho lực lượng mở cửa lên cắt gỡ hàng rào. Thường vụ đảng ủy tiểu đoàn 29 họp đánh giá tình hình và hạ quyết tâm ngay dưới làn đạn pháo của quân Pháp.

Đã quá giờ nổ súng theo quy định nhưng trung đoàn chưa tổ chức xong đội hình tiến công, hệ thống thông tin chưa thông suốt tới các đơn vị. Riêng tiểu đoàn 322 chiếm lĩnh trận địa xong đúng giờ quy định nhưng mất liên lạc với trung đoàn, pháo quân Pháp bắn nhiều, không phân biệt được đâu là tiếng bộc phá lệnh.

Chờ đến 23 giờ 05 phút, tham mưu trưởng hạ lệnh cho tiểu đoàn 322 nổ súng tiến công khu C. Đại đội 227 và đại đội 225 dùng bộc phá mở cửa. Cửa mở xong xung kích của đại đội 225 vượt qua cửa mở đánh chiếm lô cốt đầu cầu và phát triển vào trung tâm. Quân Pháp dùng 1 tiểu đội ra phản kích đầy lùi mũi đột kích một của đại đội 225, đại đội phải sử dụng đột kích hai vào cùng đột kích một đẩy lùi quân phản kích và phát triển chiến đấu. nhưng lại bị pháo và hỏa lực súng máy ban chặn, hai cán bộ trung đội hy sinh, lực lượng tiến công trên hướng này bị thương vong gần hết, phải tạm thời dừng lại.

Ở hướng đại đội 227, sau khi mở được cửa, đột kích một nhanh chóng đánh chiếm 2 ụ súng số 5 và số 6; đột kích hai đánh chiếm ụ súng số 7 rồi chia thành hai mũi đánh lô cốt E và ụ súng số 8, bắt liên lạc được với đại đội 225. Đột kích một sau khi đánh chiếm ụ súng số 5 vả số 6 gặp hầm ngầm đã để lại một bộ phận đánh hầm ngầm, sồ còn lại tiếp tục phát triển vào dãy nhà lính để tiêu diệt quân Pháp, đồng thời tiến ra bờ sông Ngòi Lát.

24 giờ 30, thấy mũi của đại đội 225 gặp khó khăn, tiểu đoàn lệnh cho đại dội 229 vào tiếp sức chiến đấu cho đại đội 225. Một chiến sĩ đại đội 225 dùng quả bộc phá 20 kg đánh sập lô cốt trong trung tâm và anh dũng hy sinh. Đại đội 229 vào tới nơi liền chia thành 2 mũi. Mũi một đánh thắng vào phía đông đầu cầu bắc qua Ngòi Lát; quân Pháp ra phản kích bị đánh bật trở lại; một số bị tiêu diệt, số còn lại tháo chạy sang khu B. Mũi hai đánh tạt sang 2 ụ súng số 9, sổ 10; quân Pháp ở đây tháo chạy sang khu B bị mũi một chặn lại tiêu diệt một số.

Khoảng 01 giờ ngày 11 tháng 12. tiều đoàn 322 làm chủ hoàn toàn khu C. Quân Pháp sợ Việt Minh tràn sang khu B nên đã dùng bộc phá phá cầu và cho pháo bắn trùm lên khu C. Do không bắt liên lạc được với trung đoàn, để giảm bớt thương vong cho đơn vị, tham mưu trưởng hạ lệnh cho tiểu đoàn 322 thu chiến lợi phẩm, giải quyết thương binh tử sĩ rồi rời khỏi trận địa.

Lúc 01 giờ 30 ngày 11 tháng 12, hai tiểu đoàn 29 và 23 mới chiếm lĩnh xong trận địa báo cáo về trung đoàn xin nổ súng. Lúc đó mạng thông tin hậu tuyến giữa trung đoàn với các đơn vị vẫn chưa triển khai xong; trung đoàn nhận được thông báo của đại đoàn: tiểu đoàn 322 đã tiêu diệt và làm chủ hoàn toàn khu C. Trưng đoàn ra lệnh cho hai tiểu đoàn 29 và 23 cùng lực lượng pháo binh khẩn trương hoàn thành công tác chuẩn bi tiến công.

1 giờ 45 ngày 11 tháng 12, trung đoàn trưởng lệnh cho pháo binh thực hành pháo hỏa chuẩn bị. Lúc này trăng sáng nhìn đồn quân Pháp rất rõ. 4 khẩu pháo 75 mm và 6 khấu cối 82 mm bắn dồn dập vào khu A, khu B. Sau đó tiểu đoàn 23 và 29 được lệnh mở cửa và xung phong đánh chiếm các mục tiêu quy định.

Trên hướng tiều đoàn 23, ngay sau khi có lệnh nổ súng, đại đội 209 cho tổ bộc phá lên phá sạch 4 hàng rào ở cửa mở. Bộ phận đánh chiếm đầu cầu nhanh chóng xung phong đánh chiếm ụ súng số 14 rồi hình thành hai mũi, mũi một đánh chiếm nhà kho, mũi hai đánh chiếm ụ súng 1, sau đó phát triển sang hướng đại đội 213.

Cùng lúc đó đại đội 213 đánh chiếm các ụ súng số 15 và 16 rồi phát triển vào tung thâm khu A. Quân Pháp sử đựng hai xe thiết giáp và bộ binh ra phản kích vào bên sườn đại đội 213 cắt đội hình của đại đội ra làm hai (phía trước và phía sau). Ngay lúc đó khẩu ĐKZ đi cùng đại đội đã kịp thời nổ súng bắn cháy một xe thiết giáp, cùng với bộ binh đây lùi cuộc phản kích của. Quân Pháp phải co về lô cốt H, chiếc xe thiết giáp còn lại cùng một sồ lính chạy ra bờ sông Đà. Đại đội 213 tổ chức một mũi truy kích tiêu diệt chiếc xe và tốp bộ binh đó. Một bộ phận của đại đội 209 bao vây và tiêu diệt quân Pháp ở lô cốt H, làm chủ hoàn toàn khu A.

Trên hướng tiểu đoàn 29, trong lúc pháo Việt Minh đang bắn mạnh vào cứ điểm, tổ bộc phá tiến lên mở nốt số hàng rào còn lại. Quân Pháp nổ súng chống trả quyết liệt, pháo từ Chẹ bắn sang hỗ trợ cho xe tăng ra bịt cửa mở. Tiểu đội bộc phá của đại đội 152 đánh hết 9 quả phá xong hàng rào, nhưng 12 đồng chí trong tiểu đội đã hy sinh. Đột kích một xung phong lên nhưng bị hỏa lực địch chặn lại. Việt Minh thương vong nhiều nên đại đội 152 buộc phải dừng lại trước lô cốt A và B.

Đại đội 154 tiến dọc bờ ngòi Lát gặp bãi mìn phải dừng lại. Tiểu đoàn lệnh cho đại đội 156 theo đường cửaa mở của đại đội 152 tiến vào đánh chiếm lô cốt D, đến đây cũng bi hỏa lực bắn chặn không phát triển được. Tiểu đoàn lệnh tiếp cho đại đội 154 tiến qua cửa mở của đại đội 152 đánh chiếm lô cốt E là nơi đặt sở chỉ huy tiểu đoàn. Lúc này phần lớn lực lượng của tiểu đoàn 29 đã vào trong khu B, hình thành các mũi tiến công đủ mạnh để đánh vào các cụm quân Pháp. Một chiến sĩ đại đội 152 ôm quả bộc phá 20 kg lao vào đánh sập hầm ngầm ở lô cốt A, diệt toàn bộ quân và anh dũng hy sinh.

Đại đội 154 sau khi vòng qua bãi mìn đã đưa bazooka lên tiêu diệt chiếc xe tăng ở cạnh lô cốt C và bắn cháy xe thiết giáp cùng tốp bộ binh chạy ra phía sông Đà.

Đại đội 156 sau khi diệt lô cốt D đánh vòng sang lô cốt C hình thành một mũi đánh ra dọc sông Đà bao vây quân Pháp nhưng vì lực lượng mỏng yếu nên không phát triển được. Quân Pháp sống sót ở khu A và khu B kịp thời rút ra cồn cát giữa sông, dựa vào công sự trận địa làm sẵn chống trả quyết liệt. Tiểu đoàn dùng hỏa lực tiêu diệt một số, số còn lại lên ca nô rút về Chẹ.

04 giờ ngày 11 tháng 12 năm 1951, trung đoàn hoàn toàn làm chủ cứ điểm Tu Vũ, ra lệnh cho các đơn vị kiềm tra lại các vị trí chiến đấu, bắt tù binh, thu chiến lợi phẩm, giải quyết thương binh tử sĩ rồi rút về chân núi Yên Lòng, củng cố đơn vị sẵn sàng đánh ban ngày nếu Pháp đưa quân lên chiếm lại cứ điềm.