"Chúng ta vẫn ở thế yếu đánh mạnh", đại tướng Võ Nguyên Giáp đánh giá tương quan lực lượng trước cuộc tiến công.
Thông thường, lực lượng bộ binh phía tấn công phải gấp 5 lần phòng thủ, nhưng quân Việt Minh chưa đạt tỷ lệ này. Về pháo binh, quân đội Việt Nam hơn Pháp về số khẩu đội, song lượng đạn pháo dự trữ rất hạn chế. Chưa kể, Việt Minh hoàn toàn không có xe tăng và máy bay. Vũ khí bí mật trong trận này là pháo cao xạ 37 mm - do Trung Quốc và Liên Xô tài trợ - lần đầu tiên xuất hiện, nhưng chỉ có một trung đoàn đối phó với toàn bộ không quân của Pháp.
Với phương châm "đánh chắc, tiến chắc", chiến thuật của quân Việt Minh là tấn công từ ngoài vào, bao vây, tiếp cận đối phương. Tướng Giáp vạch ra ba bước: đầu tiên, đưa pháo vào trận địa; sau đó, xây dựng hệ thống giao thông hào để dần bóp nghẹt quân viễn chinh Pháp, "chặt đứt" đường tiếp tế từ sân bay; cuối cùng, tổng công kích tiêu diệt đối phương.
Trong phương án tác chiến mới, trận địa chiến hào có tính quyết định. Một mặt, mạng lưới đường hào giúp hạn chế thương vong do hoả lực từ pháo binh và không quân của Pháp, một mặt là con đường tiếp cận các cứ điểm đối phương một cách hữu hiệu nhất. Đây vừa là chiến tuyến, vừa là lá chắn để quân Việt Minh ẩn nấp, phòng thủ.
Chiến dịch được chia làm 3 đợt tiến công, gồm: đợt 1, tấn công các cứ điểm phía Bắc, mở đường vào lòng quân Pháp; đợt 2, đánh vào trung tâm đầu não; đợt 3, tiêu diệt hoàn toàn "con nhím" Điện Biên Phủ.
13/3/1954 được chọn là ngày khai hoả.
Đúng lúc đó, 4 nước lớn Liên Xô, Mỹ, Anh và Pháp thống nhất tổ chức Hội nghị quốc tế ở Geneve bàn về lập lại hòa bình tại Đông Dương, dự kiến diễn ra cuối tháng 4/1954. Một trận thắng lớn sẽ là lợi thế trong cuộc đàm phán.
Pháp không muốn "tay trắng" ngồi vào bàn thương lượng. Còn với quân đội Việt Nam, đây là trận đánh "không được phép thua".
Mục tiêu đầu tiên của Việt Nam là tiêu diệt cụm cứ điểm gồm Him Lam, Độc Lập, Bản Kéo, để phá vỡ phòng tuyến Pháp, mở hướng tấn công vào "con nhím" Điện Biên Phủ. Him Lam là đích nhắm đầu tiên.
Pháo đài Him Lam nằm trên ba quả đồi, do 750 lính Pháp phòng giữ. Ngoài "lưới lửa" gồm các loại súng hiện đại, chiến hào tại đây được đối phương xây dựng với cấu trúc hình vành khăn, nhiều tầng xen kẽ lô cốt. Vòng ngoài có 4-6 hàng rào dây thép gai, kết hợp bãi mìn rộng 100-200 m.
Để tiếp cận và phá vỡ vòng vây Pháp, công việc đầu tiên của quân Việt Minh là kiến trúc hệ thống công sự. Nhiệm vụ lúc đầu chỉ tiến hành ban đêm, làm tới đâu ngụy trang tới đó. Trời vừa tối, từ nơi trú quân, bộ đội tiến ra cánh đồng, trong tay cầm cuốc và xẻng, cật lực đào trận địa.
Có hai loại đường hào, đều sâu khoảng 1,7 m: hào trục dành cho cơ động pháo, vận chuyển thương binh, điều động lực lượng lớn - rộng 1,2 m; và hào bộ binh để tiếp cận đối phương - rộng 0,5 m.
Khi đường hào kéo dài hàng chục km ra cánh đồng, quân Việt Minh không cách nào che mắt đối phương. Pháp điên cuồng dùng pháo binh và không quân bắn phá suốt ngày đêm, đồng thời đưa quân ra trận địa ở gần để san lấp và gài mìn ngăn chặn bộ đội đào tiếp. Hai bên bắt đầu giằng co từng mét hào, mỗi tấc đất đều được trả bằng máu.
Cùng với lập trận địa chiến hào, hai nhiệm vụ trọng yếu là kéo pháo vào chiến trường và hậu cần tiếp tế. Sức người, sức của ở hậu phương được huy động tối đa, với tinh thần "Tất cả cho mặt trận".
Hàng trăm km đường núi được tu sửa và mở mới chỉ với xẻng, cuốc và ít thuốc nổ. Tuyến đường Tuần Giáo - Điện Biên dài hơn 80 km vốn dành cho ngựa thồ, được mở rộng gấp rút trong 20 ngày cho xe kéo pháo vào vị trí tập kết. Suốt thời gian đó, máy bay Pháp không ngừng dội bom xuống các con đường, tưới đạn lên những đoàn dân công, nhưng không thể chặt đứt đường tiếp tế của Việt Minh.
Sau gần hai tháng chuẩn bị, đạn và gạo trong kho đã đủ cho đợt một. Pháo ở vị trí xung phong. Mũi hào đâm thẳng vào cứ điểm Pháp. Mọi thứ sẵn sàng cho trận quyết chiến.
17h5 ngày 13/3/1954, đại tướng Võ Nguyên Giáp nối máy gọi Đại đoàn Công pháo. Mệnh lệnh tấn công được đưa ra. 40 khẩu pháo đồng loạt nhả đạn.
Chiến dịch Điện Biên Phủ chính thức khai màn.