年11月20日，在法*统帅纳瓦尔的精心策划下，名法*伞兵搭乘几十架美制运输机飞临奠边府进行突击伞降。当时在奠边府地区只有越*2个连部队，火力也比较轻微。他们发现伞降法*后，立即开火迎击，将一些法*打死在半空中。法*连续空投，落地的人员随即向越*发起反击。战斗整整持续了一天，越*寡不敌众，最后只好撤退。法*伤亡50多人，终于夺占了奠边府。法国的意图是在越西北打入一个楔子，控制进入老挝的通道。
纳瓦尔见首战成功，不由大喜，急令以卡斯特里准将为指挥官组成特别部队，迅速向奠边府空投增援。在十几天内，法*陆续向奠边府空投了1万多部队，同时投下了许多榴弹炮、迫击炮、坦克等技术兵器及大量的弹药、粮食、医药和修建物资。卡斯特里环顾奠边府的四周地形，立即制定出了一个防御方案。他指挥法*占领盆地周围的高地山头，依托地形，在奠边府以北以东地区以山头为主，在以西以南地区以平原为主，构筑了3个防御分区和8个据点群，总共49个据点，防御周长达50公里。这些据点都用钢筋混凝土浇注而成，大半建于地下，顶盖上铺设了3层钢板，再上面又有5米厚的沙石，可以抗御重炮轰击。据点上遍布射击孔，内部有仓库、弹药库和掩蔽部等设施，外围还有蛇形铁丝网和障碍物。各个据点之间的距离也是精心设计，可以互相依托，并用崭壕连接，以严密的交叉火力将奠边府核心阵地完全屏护住。
卡斯特里还命令在3个防御分区内都修建了简易机场，通过这些机场和后方法*形成空中走廊，从而获得必要的后勤补给与支援。卡斯特里的指挥部设于奠边府盆地中心的芒清分区，这里集中了炮兵、后勤仓库和主要机场，并布置了重兵防守。法*的这个架式明显是在越*后方又设了一道马奇诺防线，利用其在装备和技术上的优势拖死缺乏攻坚能力和后勤支援的越*。
法*攻占奠边府的消息很快震动了越南人民*高层，越*总司令武元甲心急如焚。如果任由法国人在奠边府打进一个钉子，那越*在任何方向上进行作战都如芒刺在背，而且中国的援越路线也受到了严重威胁。可以说，法*已掐住了越*的命门。战争进行到这个时候，比的就是胆量和意志。武元甲在得到了中国*事顾问团的支持后，下了战略决心。既然法*敢冒险深入越*后方，那越*也就冒险打一场前所未有的歼灭战，搞得好就可以一举打掉法国人的战斗意志，使越南解放问题得以解决。
从11月25日开始，也就是法*正在向奠边府空投*队和补给的同时，武元甲调动各路越*千里回师，以急行*速度穿越丛林，克日向奠边府集结。至12月中旬，越南人民*已初步对奠边府形成了战略包围。在此之前，越*还没有进行过大的攻坚战，在围攻法*小的据点时，也因为敌人有空*支援而经常受到很大损失。奠边府这一战到底应该怎样打，武元甲和很多越*将领心中都没有底。
在作战会议上，中国*事顾问提出，越*在攻坚上有两个弱点：一是炮兵火力差，没有大口径的重炮和高射炮，这就很难对付法*的坚固据点群和反击法*飞机的轰炸；二是越*不会攻打据点群，只是战法单一的进行人海战术冲锋，而且作战决心不坚决，遇到挫折就撤退。武元甲采纳了中国*事顾问的建议，决定推迟进攻奠边府的时间，认真进行战前准备。在此之后的3个月里，武元甲派出大批越*官兵进入中国接受攻坚训练，返回时带回了中国装备的几百门榴弹炮、高射炮和重迫击炮以及大量弹药。越*还派出突击部队夜袭了河内北郊的法*嘉林机场和海防的吉碑机场，炸毁了法*的70多架飞机，严重破坏了其向奠边府的支援和空投。经过整训的越*各路部队源源开至奠边府，最后集结成了一支6万人的大*，其中有越*最精锐的师、师、师和师部队，并装备了许多中国支援的重火器。越南*府还组织了10多万民工以负责运送弹药、粮食和救护伤员，越*后勤薄弱的情况得到大大改善。至此，奠边府大战终于拉开了序幕。
年3月13日下5时，越*集中20门75毫米榴弹炮、20门毫米榴弹炮、80门毫米榴弹炮及上百门重迫击炮，突然向法*阵地进行了猛烈射击。立时，战场上硝烟弥漫，沙石横飞，法*阵前的铁丝网飞上了天空，崭壕被炸成一片虚土，据点顶上的钢板被掀掉，许多活动的法*被炸得血肉横飞。法*没想到越*竟会有这样凶猛的炮火，一时置若梦中，陷入一片混乱。炮击过后，越*立即打出了凶猛的第一拳。精锐的师和师部队冲出丛林，漫山遍野而来。越*的攻击目标直指奠边府阵地北分区的兴兰、独立山和班格3个高地，在每个高地都有法*1个营在防守。法*部队成分复杂，由操着10多种语言的各国雇佣兵组成，防守北分区的是阿尔及利亚部队和越南伪*部队。
防守部队从震惊中清醒过来，立即以各种火器拼命进行阻击。越南人民*在喷吐的火网前尸横遍野，但仍前仆后继，反复冲击。激战到14日中午，越*冲上了兴兰高地，与阿尔及利亚人拼起了刺刀。阿尔及利亚雇佣兵虽然很顽强，可众寡悬殊，最后全部战死在高地上。14日夜，越*再次发起冲锋，从正面和兴兰高地夹击独立山高地，血战至半夜将其夺占。15日，越*又向班格高地发动猛攻。卡斯特里非常着急，派了1个营法*向北分区增援，又呼唤法*飞机支援。越南人民*依托占领的高地集中火力猛射，将增援法*打得落花流水。而越*高射炮部队也大显威力，在2天时间中击落了12架法*飞机，粉碎了法*的空中支援。18日，班格高地上的越南伪*弹尽粮绝，不得不缴械投降。经过5天激战，越*夺取了奠边府的北大门，法*的指挥中心芒清分区直接暴露于越*炮火威胁之下。
在河内的纳瓦尔闻讯大惊，急派飞机连续空投部队和物资增援奠边府。然而天不作美，战场上空连降大雨，法*飞机的能见度极低，只好扔下物资就走，结果好多物资扔到了越*阵地上。天气稍好时，法*支援飞机增多，可这时越*的高射火力也变得空前凶猛起来，打得法*飞机不敢低飞，空投数量因而逐日减少。
卡斯特里知道情势严重了，他开始后悔没有派重兵护卫北部高地。尽管中央分区的兵力火器雄厚，可丢掉了外围据点，那就只能被动挨打，全无主动权了。越*在攻击北分区的战斗中，兵力弹药消耗也很大，不过越*的后勤这次组织得非常好，10多万民工肩挑背扛，翻山越岭，穿越密林，将各种补给物资源源不断运到前线，使越*很快就能恢复战斗力。
3月30日夜，越*在猛烈的火力准备后，集中、、三个师部队向芒清中央指挥分区发动了猛攻。法*集中轻、重机枪、迫击炮织成严密的火力网，将越*一片片打倒在阵地前。而越*这次的战斗决心极为坚定，趟过雷区和铁丝网，不顾伤亡连日进攻，与法*在各个阵地上展开殊死拼杀。激战集中在A1、C1和C2高地上，其中又以A1高地之战最为惨烈。越*一次次扑上来，法*则头缠红巾发挥了空前的英勇精神进行反击。双方终日肉搏在一起，阵地上到处都是白刃闪闪、血光飞迸和劈断骨头的“喀嚓”声。两*士兵蓬头垢面，气喘吁吁地扭打在一起，用刺刀、枪托、拳头、牙齿进行拼搏。
越*连续夜战，多次占领表面阵地。法*则用空*空投照明弹，集中火力一次次将越*反击出去。法*每次夺回阵地，都要从崭壕里拖出成堆的尸体，高地上更是全被尸体覆盖，到处都充满了令人作呕的血腥气息。在整个战役中，双方在A1高地上就扔下了具尸体。
卡斯特里为了支援几个高地，派出了12辆坦克向越*反击，同时法*轰炸机也对越*攻击部队进行了空袭。越*一面集中高射炮对空还击，一面不断增调兵力发动攻击。残酷的血战持续到了4月中旬，在付出巨大牺牲后，越*终于夺取了除A1和C1高地之外芒清中央分区外围的所有据点群，而南部的南分区法*也被越*师压缩到了很小区域内。至此越*的炮火已控制了法*的所有机场，法*飞机再也不能起降卸下物资和运走伤员了。打到这时，法越双方拼得筋疲力尽，战斗暂时停息了。
此时的战场形势已到了最关键的时刻，卡斯特里的中心分区被压缩到只有方圆米的范围内，能战斗的法*只剩下不到人，其余全是伤员，南分区的法*也只有余人，四面则被越*紧紧包围。法*失去了机场的空运补给，大量伤员也运不出去，有限的少量空投实在是杯水车薪，无补于事。法*连日苦战，饥饿疲惫，士气低落，而且惨到连水源都失去了，只能喝过滤的雨水。越*也很困难，伤亡巨大，而且官兵的体力也极为疲惫，全*中犹豫彷徨的情绪开始抬头。在双方轻劲的时候，谁要是先退一步，胜负顷刻就会逆转。越*总指挥部决心打下去，无论如何要吃掉卡斯特里。
越*立即加大了后勤补给，将攻击部队进行轮换休整，同时在中国工兵专家的指导下，组织大量人员挖掘暗壕通向法*阵地，并运上去炸药，准备进行核心爆破。河内的法*司令纳瓦尔也没闲着，他命令空*部队不惜一切代价向奠边府空投物资，并猛烈轰炸越*后方和交通线。他还命令卡斯特里率全*突围，但被卡斯特里拒绝了。在这样缺粮少弹，伤病交加的情况下，几千名法*是万难从越*的大后方中逃脱的。
决定性的日子终于到来了，5月1日，越*发动了总攻。这次越*中已有了从中国运来的6管火箭炮，这是苏*“喀秋莎”火箭炮的仿制品，一打出去就是连片覆盖，火箭弹在空中飞行时“啾”“啾”的声音令法*士兵*飞胆裂。在被称为“血肉磨坊”的A1高地上，越*引爆了埋在地下暗壕中的1吨炸药，随着一声惊天动地的巨响，无数钢筋水泥、枪支炮械、残肢断体飞上天空，A1高地灰飞烟灭了。漫山遍野的越*冲上去，阵地上、坑道中，到处都在进行激烈的白刃拼杀。经过几天的战斗，法*的据点一个个被攻克，阵地越缩越小。
5月7日下午，法*已是弹尽粮绝，再也无法坚持了。卡斯特里向纳瓦尔发去了最后的报告，然后就按照西方的传统，率部投降了。南分区的名法*逃出阵地企图突围，被越*师于野战中全部歼灭。至此，尸山血海的奠边府大战落下了帷幕。
奠边府大战历时55天，法*伤亡被俘1.62万人，其中阵亡余人，损失了大量武器装备，飞机也被击落了64架；越*此战伤亡1.39万人，参战的师、师、师、师都打成了越*最早的“王牌师“。具有讽刺意味的是，其中的师、师和师在30年后，又与昔日的老师中国*队在越北进行了同样惨烈的连番血战。
奠边府战役后，法国征服越南的企图彻底破产。1年后，法国在日内瓦会议上承认了越南民主共和国。不久，法国从印度支那全面撤*。