Binh đoàn cơ động 100 rời căn cứ An Khê lúc 03 giờ 00 ngày 24 tháng 6 năm 1954. Đội hình binh đoàn được chia thành 4 cụm, với tiểu đoàn dã chiến 43 đi đầu, tiểu đoàn khinh quân 520 đi cùng đại đội thiết giáp và cơ quan chỉ huy binh đoàn, tiếp đó là tiểu đoàn 2 và tiểu đoàn 1 Triều Tiên. Mỗi tiểu đoàn đều được tăng cường 1 đại đội pháo 105mm.

Trung đoàn 96 triển khai xung quanh khu vực cây số 15 mở màn trận đánh lúc 14 giờ 20 bằng hoả lực dữ dội của súng cối, súng không giật, phóng bom và súng máy bắn chính xác vào đội hình hành quân của binh đoàn 100. Ngay trong những phút đầu tiên, các xe thông tin và xe thiết giáp đã bị phá hủy và cả ba sĩ quan cao cấp nhất của binh đoàn 100 đều bị loại khỏi vòng chiến đấu: Đại tá Barrou tư lệnh binh đoàn bị thương; Trung tá Lajouanie trung đoàn trưởng và Thiếu tá Hipolite trung đoàn phó trung đoàn Triều Tiên bị chết.

Ngay khi trận đánh bắt đầu, tiểu đoàn khinh quân 520 tan rã và bỏ chạy vào rừng. Các tiểu đoàn còn lại của Pháp dù bị bất ngờ và thiếu sự chỉ huy thống nhất vẫn cố gắng tổ chức lại lực lượng, mở nhiều đợt phản kích nhưng đều thất bại. Không quân Pháp chi viện không hiệu quả vì khoảng cách hai bên quá gần nhau. Quân Pháp phải co cụm vào một chu vi phòng thủ và tiếp tục bị hoả lực và bộ binh trung đoàn 96 tấn công gây thêm nhiều thương vong.

Lúc 17 giờ 15, các tiểu đoàn trưởng Pháp được lệnh bỏ lại toàn bộ xe cộ để vượt vòng vây về hội quân với binh đoàn 42 và binh đoàn dù 1 ở cây số 22. Sau khi thống nhất rằng không thể đưa thương binh nặng vượt qua hơn 10 km đường rừng dưới hoả lực của đối phương, họ quyết định để lại toàn bộ thương binh cùng nhân viên và trang bị quân y, chia thành các toán nhỏ rút về cây số 15.

Đến 19 giờ, toán quân Pháp cuối cùng thoát khỏi vòng vây ở cây số 15. Đến 11 giờ 30 ngày 25 tháng 6, toán đầu tiên đã liên lạc được với binh đoàn dù 1 ở cây số 22.[cần dẫn nguồn]