И французы приняли решение перерезать главный маршрут снабжения — дорогу, связывающую Северный Вьетнам с Лаосом и Китаем. 20 ноября 1953 г. была проведена воздушно-десантная операция по захвату Дьенбьенфу. Французы построили оборонительные укрепления и рассчитывали наладить снабжение гарнизона (более 17 пехотных батальонов, не считая танковых частей) с помощью авиации по воздуху. Замыслом французского командования, базировавшемся на опыте противопартизанских боев 1882–1885 гг., предусматривалось создать мощные полевые укрепления вокруг этого населенного пункта и аэродрома, измотать силы Вьетминя, а затем перейти в наступление (у командира французской группировки бригадного генерала Кристиана де ла Круа в подчинении было более 15 тыс. чел.).
Французы полагали, что Зиап сконцентрирует свои силы вокруг укреплений, но не сможет «притащить» артиллерию и другую тяжелую технику. Однако они серьезно просчитались: вьетнамцы в кратчайшие сроки буквально «прогрызли» в джунглях новый маршрут и доставили все необходимое. // Да и противник, а это были четыре подготовленные в Китае дивизии, уже принципиально отличался от малоопытных партизанских отрядов. Во Нгуен Зиап воевал уже по канонам XX, а не XIX в.: две вьетнамские дивизии создали плотное блокирующее кольцо вокруг Дьенбьенфу, в то время как две другие — внешнее кольцо окружения, дабы предотвратить помощь и деблокирование французской группировки извне. Одновременно Зиап предпринял серию вылазок в других районах с целью удержать там силы французских гарнизонов. // Примерно 50 тыс. бойцов Вьетминя при поддержке 60 пушек и тяжелых мортир начали штурмовать позиции французов. Один за другим оборонительные комплексы окружавшие Дьенбьенфу, выводились из строя умелым сочетанием минирования, артиллерийского обстрела прямой наводкой и непосредственного штурма силами пехоты.
До тех пор пока взлетно-посадочные полосы были в руках осажденных, снабжение еще хоть как-то осуществлялось, но как только 27 марта 1954 г. аэродром оказался захваченным бойцами Вьетминя, положение французов стало просто катастрофическим. Попытки сбрасывать боеприпасы и продовольствие на парашютах, как и под Сталинградом в ходе Великой Отечественной войны, закончились неудачей, т. к. зенитчики вьетнамцев действовали на редкость умело. Из 420 французских самолетов, задействованных в этой операции, 62 было сбито, а 107 получили серьезные повреждения.
В ночь с 10 на 11 апреля французы сделали попытку помочь осажденному гарнизону, высадив воздушный десант, но его большая часть попала на удерживаемую вьетнамцами территорию.
Заключительное наступление вьетнамцев сломило сопротивление уже изголодавшихся защитников, у которых к тому же и боеприпасы были уже на исходе. Только 73 чел. из гарнизона, насчитывавшего в начале боев 15 094 бойца, сумело скрыться, около 10 тыс. — попало в плен, причем более половины из них были ранены в боях, остальные — погибли.
Французы теряют более половины личного состава своих войск во Вьетнаме. По французским данным, вьетнамцы теряют более 23 тыс. «штыков», но исход сражения уже предопределил судьбу Французского Индокитая.
Всего французский Экспедиционный корпус потерял за время войны во Вьетнаме более 140 тыс. чел. Военные расходы Франции, включая финансовую помощь США, составили 3270 млрд франков. Интерес США к Индокитаю значительно возрос после окончания войны в Корее.
Президент Французской Республики Шарль де Голль принял решение о выводе войск с территории Вьетнама. Прошли переговоры в Женеве о прекращении военных действий во Вьетнаме, Камбодже и Лаосе (соглашение подписано 21 июля 1954 г.). Территория Вьетнама оказалась разделенной на два государства временной демаркационной линией (по реке Бенхай, южнее 17-й параллели): прокоммунистическую Демократическую Республику Вьетнам на севере страны и Республику Вьетнам на территории ранее оккупированной французскими войсками.
Женевской конвенцией на июль 1956 г. назначались всеобщие выборы под международным контролем для решения вопроса об объединении страны. Всем было ясно, что при поддержке коммунистических Китая (КНР) и Советского Союза (СССР) объединившийся Вьетнам войдет в число государств, строящих социализм. Этого уже не могли допустить США.
В первые годы войны общественное мнение в США было настроено против французских колонизаторов, пытавшихся восстановить свой контроль над Индокитаем. Но после поражения Гоминьдана (Чан Кайши) Народноосвободительная армия Китая (НОАК) под руководство Мао Цзэдуна начала активно помогать вьетнамским коммунистам. В Америке началась массовая антикоммунистическая истерия. Все эти обстоятельства склонили правительство США к решению вмешаться во франко-вьетнамский конфликт.