Đến năm 1954, Điện Biên Phủ là trận công kiên lớn nhất trong lịch sử quân đội ta. Kế hoạch tiêu diệt bằng được Tập đoàn cứ điểm mạnh nhất của Thực dân Pháp được chia làm ba giai đoạn, ta lần lượt tiến công những cứ điểm ngoại vi, tiến dần vào trung tâm và mục tiêu cuối cùng là Sở chỉ huy của chúng.
Thời gian nổ súng mở màn chiến dịch dự kiến ngày 11/3/1954, sau lùi lại hai ngày để thị sát lại mục tiêu, nhằm dành chiến thắng ngay trận đầu tiên. Nhiệm vụ của bộ đội ta là tiêu diệt ba trung tâm đề kháng phía Bắc và Đông Bắc tập đoàn cứ điểm là Béatrice (Him Lam), Gabrielle (Độc Lập), Anne Marie 1 và 2 (Bản Kéo), mở thông cánh cửa tiến vào khu trung tâm từ hai phía Lai Châu và Tuần Giáo. Nhiệm vụ được trao cho Đại đoàn 312. Trước đó các đơn vị đều mong mỏi được đánh trận mở màn, tuy nhiên Đại đoàn 308 và 316 lực lượng bị tiêu hao ít nhiều do trải qua những trận truy kích địch trên những đoạn đường dài trước chiến dịch; Đại đoàn 312 mặc dù phải tham gia kéo pháo, làm đường và xây dựng trận địa tuy vất vả, mệt nhọc nhưng vẫn bảo toàn được lực lượng.
Him Lam sẽ là mục tiêu đầu tiên của chiến dịch. Him Lam cách trung tâm tập đoàn cứ điểm ở Mường Thanh 2,5km với hệ thống phòng ngự nằm trên ba quả đồi trên điểm cao gần 500m với ba cứ điểm hình thế chân kiềng, yểm hộ nhau, có trận địa phòng ngự vững chắc, có nhiều hoả lực lợi hại và có cả một hệ thống công sự phụ bằng hàng rào dây thép gai dày đặc với đủ kiểu: bùng nhùng, mái nhà, lò xo được bố trí thành từng lớp từ chân đồi lên đỉnh đồi và cứ cách 50 phân lại cài mìn sát đất thành một hệ thống dày đặc, có khả năng phòng ngự vững chắc và có thể gây sát thương lớn. Đây là pháo đài do một cố vấn Mỹ ở chiến trường Triều Tiên về thiết kế và trực tiếp đôn đốc xây dựng, tổ chức phòng ngự. Lực lượng bảo vệ được trang bị súng có tia hồng ngoại phát hiện mục tiêu ban đêm. Lực lượng dự bị với xe tăng, pháo binh, không quân chi viện sẵn sàng tiến hành phản kích trong trường hợp Him Lam bị tấn công. Lực lượng được bố trí tại cứ điểm này là tiểu đoàn Lê Dương tăng cường, thuộc bán lữ đoàn Lê Dương số 13 mà địch cho là một trong những đơn vị thiện chiến nhất của chúng, với một bề dày thành tích chưa từng thua một trận đánh nào trước đó. Ngoài ra, trung tâm đề kháng Him Lam có liên quan mật thiết với phân khu Bắc của Tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ bao gồm trung tâm đề kháng Độc Lập và trung tâm đề kháng Bản Kéo. Cả ba vị trí này, tạo thành một khu vực ngoại vi, bảo vệ Tập đoàn cứ điểm từ phía vòng ngoài, được hoả lực trọng pháo 105mm, 155mm của địch ở Mường Thanh và Hồng Cúm yểm trợ.
Về phía Quân đội Nhân dân Việt Nam, lực lượng trực tiếp tiến công Him Lam là ba tiểu đoàn. Trung đoàn 141 sử dụng một tiểu đoàn đánh cứ điểm số 1, một tiểu đoàn đánh cứ điểm số 2, một tiểu đoàn làm dự bị. Trung đoàn 209 sử dụng một tiểu đoàn tiêu diệt cứ điểm số 3, một tiểu đoàn làm nhiệm vụ dự bị, một tiểu đoàn chặn quân địch phản kích trên đường 41.
17 giờ ngày 13/3/1954, pháo binh Việt Nam bắn cấp tập vào các mục tiêu đã định. 40 khẩu pháo cỡ từ 75 đến 120mm đồng loạt nhả đạn không ngừng một cách chính xác xuống Him Lam như trận mưa xới tung hầm hào, lô cốt, tiêu diệt nhiều lực lượng địch. Một viên đạn pháo rơi trúng hầm chỉ huy Him Lam khiến tên tiểu đoàn trưởng Pégaux chết ngay tại trận. Những vùng lân cận Him Lam cũng rung chuyển theo đợt pháo kích. Mấy chiếc máy bay chiến đấu nằm trên sân bay, kho xăng, một số khẩu trọng pháo và súng cối gần đó cũng lần lượt nếm mùi lửa đạn. Đường dây điện thoại đến Him Lam hoàn toàn bị cắt đứt.
Trong khi pháo ta vẫn đang bắn cấp tập vào các vị trí mục tiêu, quân địch chưa kịp phản ứng thì các đơn vị xung kích đánh cứ điểm 2 báo cáo mở cửa xong, bắt đầu xung phong. Mười phút sau, đơn vị đánh cứ điểm 3 báo cáo xung kích đã tiến vào đồn. Riêng đơn vị đánh cứ điểm 1 còn gặp nhiều khó khăn do phải vượt qua nhiều hàng rào đại bác của địch, lực lượng bị tiêu hao, vào xuất phát trận địa xung phong chậm.
Tại cứ điểm 3, các chiến sĩ sơn pháo đặt pháo nhằm ngay trước các cứ điểm, bắn trực tiếp vào các lô cốt, ụ sống, yểm trợ cho bộ binh xông lên đặt các khối thuốc nổ để mở cửa đột phá. Sau 40 phút đã dọn sạch được một con đường xuyên qua trên 100m rào dây kẽm gai và bãi mìn. Chiến sĩ thi đua Trần Can đã dẫn đầu Đại đội 366, giương cao lá cờ “Quyết chiến, quyết thắng” vượt qua cửa mở xông lên đồn địch, lao thẳng tới sở chỉ huy đại đội của địch trên đỉnh đồi. Quân địch dựa vào lô cốt chống trả quyết liệt. Tiểu đội bí mật áp sát, giật khối bộc phá 10kg tiêu diệt lô cốt cùng với viên quan ba chỉ huy. Lá cờ “Quyết chiến, quyết thắng” tung bay trên cứ điểm 3 sau hơn 1 giờ chiến đấu cùng với việc tiêu diệt gọn Đại đội Lê dương số 11 của địch.
Tại cứ điểm 2, khi Tiểu đoàn 248 vừa mở xong hàng rào cuối cùng thì vấp phải luồng đạn chống trả của địch. Hỏa lực bắn thẳng của đơn vị đã cố khống chế, mở đường cho xung kích nhưng không thể nào dập tắt được hỏa điểm. Tiểu đội trưởng Phan Đình Giót đã mau lẹ trườn lên dưới làn đạn của địch, dùng tiểu liên bắn và ném lựu đạn về phía lô cốt. Khi anh tới gần lô cốt thì lựu đạn và đạn đã hết. Anh lao mình vào lỗ châu mai. Tiếng súng ngừng trong giây lát, hỏa lực của địch tạm dừng trong khoảng một thời gian ngắn, tạo điều kiện cho bộ đội xung phong. Hành động anh hùng của anh Phan Đình Giót diễn ra trong sự xúc động vô bờ bến của đồng đội. Các chiến sĩ dùng lựu đạn, lưỡi lê đánh giáp lá cà nhanh chóng tiêu diệt quân địch trong cứ điểm. Một số sự phản kháng yếu ớt của địch nhằm bám giữ cứ điểm đều bị vô hiệu hóa trước những bước đột phá, xung phong như vũ bão của Tiểu đoàn 428. 22 giờ 30 phút, cứ điểm 2 nằm dưới sự khống chế của ta.
Trong đêm, với một sự hoảng loạn tột độ, Piroth đã dội hơn 6000 viên đại bác xuống xung quanh Him Lam.
Tại cứ điểm 1, việc xuất phát chậm hơn các cứ điểm khác, lại gặp lúc pháo binh và hỏa lực địch đã hoàn hồn, bắn dồn dập hòng cứu vớt cục diện đang theo chiều hướng xấu, nên thương vong của ta là khá lớn. Cuộc chiến trước vị trí mở cửa diễn ra quyết liệt suốt 4 giờ. Các đơn vị đánh cứ điểm 2 và 3 được lệnh tăng cường sang cứ điểm 1. Sau khi phát hiện hai hỏa điểm ngầm trong cứ điểm, tổ đại liên đã đồng loạt tuôn đạn, tạo điều kiện cho bộc phá mở hàng rào cuối cùng. Mũi tấn công của quân ta lao nhanh như một cơn lốc, đánh chiếm các lô cốt, lỗ châu mai. Lá cờ “Quyết chiến, quyết thắng” tung cao vẫy toàn đơn vị đánh vào tung thâm cứ điểm. Trước sức tấn công quyết liệt của các chiến sĩ ta, một số quân địch sống sót ở Him Lam bỏ đồn, chạy vào rừng tìm về Mường Thanh.
23 giờ 30 đêm ngày 13/3, đồng chí Lê Trọng Tấn báo cáo Bộ chỉ huy chiến dịch, Đại đoàn 312 đã hoàn thành nhiệm vụ tiêu diệt trung tâm đề kháng Him Lam, diệt 300 tên, bắt 200 tên, thu toàn bộ vũ khí, trang bị.
Một trong những lý do sụp đổ nhanh chóng của một cụm cứ điểm được tổ chức vững chắc, do một tiểu đoàn Lê dương rất thiện chiến trấn đóng là vì Tiểu đoàn trưởng, Tiểu đoàn phó và người chỉ huy khu vực phòng thủ bị chết ngay trong đợt pháo kích đầu tiên do đạn pháo xuyên trúng hầm trú ẩn, ngang qua lỗ châu mai quan sát. Từ đó tiểu đoàn không còn người chỉ huy, việc phòng thủ như “rắn mất đầu”, pháo binh phản pháo không được hướng dẫn chính xác và các cuộc phản công của địch không mang lại kết quả.
Mục tiêu thứ nhất đã hoàn thành. Ta trên thế thắng tiếp tục tiến công Đồi Độc Lập. Cụm cứ điểm này do Tiểu đoàn 5 Trung đoàn 7 Angiêri, là một trong những đơn vị thiện chiến chiếm giữ dưới sự chỉ huy của Tiểu đoàn trưởng Meccơnen. Ngoài hoả lực của tiểu đoàn, trung tâm đề kháng còn được tăng cường 4 khẩu súng cối 120mm, được pháo binh ở Mường Thanh và Hồng Cúm chi viện để ngăn chặn ta tiến công từ phía Bắc theo đường Lai châu vào Điện Biên Phủ. Lương thực đầy ắp có thể chống đỡ được 4 ngày, ngoài ra còn có Trung đoàn pháo binh thuộc địa số 4 (3/4RAC) hỗ trợ nên chúng rất yên tâm. Đồi Độc lập với địa thế lý tưởng, công sự chặt chẽ, lại có một binh lực cực mạnh, đặc biệt tinh nhuệ, trở thành trung tâm đề kháng mạnh nhất trong 8 trung tâm của Tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ.
Về phía ta đơn vị đảm nhiệm tiêu diệt cứ điểm này là Trung đoàn 165, Đại đoàn 312 và Trung đoàn 88, Đại đoàn 308. Hoả lực sử dụng trong trận đánh gồm 6 khẩu sơn pháo 75mm, 8 khẩu cối 82mm, 8 khẩu cối 120mm và được 2 đại đội lựu pháo 105mm chi viện.
3 giờ 30 phút ngày 15/3 trận tấn công đồi Độc Lập bắt đầu. Lựu pháo của ta bắn vào các cứ điểm địch, yểm trợ cho bộ binh xung phong. Tiểu đoàn 115, Trung đoàn 165 nhanh chóng băng qua cửa đột phá, lọt vào cứ điểm. Sau khi mất Him Lam, De Castrie dự đoán ta sẽ đánh Độc Lập nên dồn mọi cố gắng vào cụm cứ điểm này nhằm cứu vãn phòng tuyến phía Bắc. De Castries ra lệnh cho Piroth bắn chặn dữ dội tạo thành một hàng rào lửa ngăn với lực lượng xung kích ở ngoài. Rất nhanh chóng bộ đội ta xông lên đánh chiếm các lô cốt địch, tiến sâu vào bên trong. Các chiến sĩ thay nhau cầm cờ tiến lên trước làn đạn địch, thương vong khá nhiều. Phía Đông Bắc cứ điểm Độc Lập, các đơn vị bộc phá của Trung đoàn 88 thuộc Đại đoàn 308 cũng đang tiếp tục phá từng lớp rào dây thép gai dày đặc. Cửa mở, các chiến sĩ của Trung đoàn 88 xông lên như vũ bão vào cứ điểm, phối hợp với Trung đoàn 165 phối hợp chiến đấu giành giật từng chiến hào, từng ổ phòng ngự của địch. Sau gần 4 giờ chiến đấu, đến sáng ngày 15/3 trận đánh mới kết thúc khi quân ta đánh lui bộ binh, xe tăng địch đến giải vây, tiêu diệt Tiểu đoàn lính Bắc phi số 5, bắt sống 200 lính Pháp.
Trong trận này quân Pháp có 658 binh sĩ thì 483 tên bị chết, 175 tên bị mất tích, 2 viên chỉ huy bị bắt làm tù binh, còn lại số ít sống sót chạy về trung tâm Mường Thanh. Như vậy chỉ qua 1 đêm Thực dân Pháp đã mất gần 1000 binh sĩ. Trận thắng Độc lập cùng với trận thắng Him Lam đã mở gần thông đường vào phân khu trung tâm Mường Thanh, ta đã tiêu diệt những đơn vị bộ binh, Lê dương tinh nhuệ của quân Pháp.
Như vậy phòng tuyến phía Bắc chỉ còn lại hai cứ điểm Anne Marie 1 và Anne Marie 2 trên đồi Bản Kéo. Pháp trang bị cho Anne Marie 1 và 2 hệ thống hỏa lực khá mạnh. Ngoài trung liên, đại liên còn có trọng liên, pháo không giật, súng phun lửa, bazoka, súng cối và súng bắn thẳng có kính ngắm ban đêm; ngoài ra còn được không quân và pháo binh từ Mường Thanh chi viện khi bị tấn công. Lực lượng đóng tại đồi Bản Kéo là Tiểu đoàn Ngụy Thái số 3 dưới quyền chỉ huy của tên quan tư Thimonnier. Lực lượng này hoàn toàn là người dân tộc Thái và chủ yếu do bị bắt buộc phải đi lính cho Pháp.
Trận đánh ở Him Lam và đồi Độc Lập hai ngày qua đã làm cho tinh thần của những người lính ở đây thêm nao núng. Họ chứng kiến sự sụp đổ nhanh chóng của hai trung tâm đề kháng mạnh nhất, do những đơn vị Âu Phi của Pháp được coi là sừng sỏ bảo vệ, tận mắt nhìn binh lính dù đi cứu viện liên tục bị tiêu diệt trong những chiếc xe tăng dính đầy máu từ Độc Lập chạy về Mường Thanh. số lính Ngụy ở đây hầu như không ngủ, họ nằm nghe tiếng súng, tiếng pháo từ Đồi Độc Lập vọng về. Họ rì rầm nói chuyện, lo sợ cho thân phận lính đánh thuê của mình.
Về phía quân ta, các chiến sĩ Trung đoàn 36, Đại đoàn 308 được phân công tiêu diệt hai cứ điểm trên đồi Bản Kéo nhận thấy có khả năng giải quyết cứ điểm này không cần tới một trận đánh nên dùng tuyền đơn binh vận kêu gọi lính Thái đầu hàng. Từ ngày 15/3, tiếng loa nói bằng tiếng Thái và tiếng Kinh của bộ đội ta từ trên các điểm cao xung quanh Bản Kéo vọng về kêu gọi lính ra hàng, cùng với những tờ truyền đơn. Ngày 16/3/1954, một đoàn lính Thái rời bỏ vị trí kèm theo dòng chữ: “Quay trở về với Tổ quốc, với đồng bào các anh sẽ được đón tiếp tử tế”. Mặc dầu chỉ huy người Pháp ra sức khống chế, nhưng lính Thái đã lợi dụng lúc chỉ huy Pháp chui xuống hầm ẩn nấp mang vũ khí kéo ra hàng. Quân Pháp cho xe tăng đuổi theo toán quân Ngụy Thái nhưng pháo binh của Việt Minh đã bắn chặn để yểm trợ cho số hàng binh nói trên chạy tới những vị trí trú ẩn an toàn trong rừng. Trung đoàn 36, Đại đoàn 308 không cần nổ súng đã chiếm được hai cứ điểm trên đồi Bản Kéo, kết thúc đợt tấn công thứ nhất, mở toang cánh cửa phía Bắc vào trung tâm Tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ.
Cụm cứ điểm Him Lam và Độc Lập nhanh chóng bị đánh chiếm. Giặc trên đồi Bản Kéo bị bức hàng vô điều kiện, phòng tuyến vùng ngoài bị phá vỡ. Đợt tấn công đầu tiên của chiến dịch đã thắng lợi giòn giã, tiêu diệt được những trung tâm đề kháng kiên cố của địch nằm trong Tập đoàn cứ điểm rất mạnh, bộ đội ta đã tiến một bước dài về cách đánh quân sự vững chắc tương đối chính quy có trọng pháo và pháo cao xạ phối hợp. Thắng lợi này rất quan trọng vì nó mở đường cho thắng lợi của cả chiến dịch và đặt cơ sở cho nhiều thắng lợi lớn về sau.