Вокруг города Дьенбьенфу французы построили восемь мощных фортов – «Анна-Мария», «Беатриса», «Габриель», «Генриетта», «Доминик», «Изабелла», «Клодия» и «Юлиан», названных так в честь любовниц командующего де Кастро.
Однако французы переоценили свою способность снабжать по воздуху Дьенбьенфу, находящийся в 170 милях от главной французской авиабазы в Ханое.
Партизаны медленно, но верно сокращали периметр обороны базы. Пополнения и грузы приходилось сбрасывать на непрерывно уменьшающуюся территорию, которая ещё контролировалась гарнизоном, в то время как плотный огонь зениток вынудил проводить сброс со все увеличивающейся высоты (более 300 м). В результате, даже по французским данным, от половины до двух третей сброшенных грузов попало в руки партизан. Не в силах подавить свирепый огонь зениток обычными средствами, французы мобилизовали для борьбы с ними транспортные самолёты С-119, которые брали на борт по шесть тонн напалма. Первый удар С-119 нанесли 23 марта.
Напалмовые бомбы, которые изменили ход первых боев в Индокитае, не могли эффективно использоваться против позиций Вьетминя вокруг Дьенбьенфу, потому что дожди увлажнили лиственный камуфляж вражеских позиций. Начался сезон весенних дождей, и это вообще расстроило воздушные операции над всем районом.
Вьетнамское командование начало срочно перебрасывать свои силы. За три месяца через горы и джунгли были проложены дороги (тропы), по которым тысячи добровольцев-носильщиков в бамбуковых корзинах переносили провиант и боеприпасы. Бойцы же ВНА в разобранном виде на себе тащили артиллерийские орудия, в том числе 105-мм гаубицы и даже пусковые установки знаменитых советских ракет M-13 «Катюша».
Вьетнамские войска блокировали французов в долине Дьен Бьен Фу. Для борьбы с ними французы использовали 150 боевых самолётов, свыше 100 транспортных и даже два десятка вертолётов S-55 конструкции Сикорского.
Вьетнамцы эффективно защищались, как активно, используя зенитные автоматы калибра 12,7—37 мм, так и пассивно, создав вокруг французских линий обороны широко разветвленную систему тоннелей, траншей, ходов сообщений и подземных укрытий.
Командование Народной армии сосредоточило под Дьенбьенфу к этому времени четыре пехотные дивизии, два дивизиона гаубиц, два дивизиона пушек, один дивизион миномётов, один зенитно-артиллерийский полк и один инженерно-саперный полк. Ни авиации, ни танков у вьетнамцев не имелось. Общая численность войск ВНА составляла около 30 тысяч человек. Превосходство над французами в живой силе и артиллерии было двойным.
Первый этап уничтожения вражеской группировки начался 13 марта 1954 г. После 40-минутной артиллерийской подготовки, мощного огневого налёта по переднему краю обороны противника пехота перешла в атаку. При этом огнём артиллерии было повреждено на аэродроме 16 самолётов. Авиация французов сделала несколько попыток уничтожить артиллерию Народной армии, но неожиданно для себя была встречена плотным огнём зенитной артиллерии и крупнокалиберных пулемётов, которые сбили 25 французских самолётов. Теперь авиация могла бомбить только с высот не ниже 3 тысяч метров, что значительно снизило точность её бомбовых ударов. Поскольку для орудий вьетнамцы подготовили специальные укрытия в склонах гор, эффективность ударов авиации оказалась весьма низкой.
30 марта начался второй этап операции, который преследовал целью захват важных стратегических объектов и опорных пунктов противника. Была изменена тактика боевых действий. Вместо одновременных атак крупными силами с разных направлений вьетнамцы стали применять «тактику малых потерь». Сущность её заключалась в следующем. От ближайшего укрытия к опорному пункту противника – объекту атаки – отрывался скрытый ход сообщения. Когда до объекта атаки оставалось несколько десятков метров, начинали отрывать траншею, которую использовали в качестве исходной позиции при штурме опорного пункта. Этими ходами сообщений некоторые опорные пункты отсекались от основных позиций, что зачастую вынуждало противника оставлять опорные пункты и отходить без боя. После овладения ближайшим пунктом ход сообщения наращивали далее в глубину обороны противника, к следующему опорному пункту. Пользуясь такой тактикой на всем фронте наступления, войска Народной армии в течение апреля 1954 г. заняли поле местного аэродрома. Оборона французов была расчленена на две изолированные группировки.
31 марта французы частично потеряли ещё два передовых укрепления, а «Изабель», в котором защищались 1600 человек, был отрезан от цитадели. 1 апреля был выброшен второй батальон для усиления гарнизона. 3 апреля французское правительство попросило Вашингтон помочь с переброской во Вьетнам двух батальонов парашютистов, и шесть «глоубмастеров» доставили из Парижа в зону боевых действий 514 солдат и офицеров. 10 апреля на Дьенбьенфу был выброшен ещё один батальон, однако прибывшие подразделения вместе с частью гарнизона быстро поредели в контратаках, пытаясь вернуть ранее утраченные позиции.