越军实施猛烈的炮火突击时，法军毫无反应。不过，瓦扬已经做好了战斗准备。当越军开始炮火延伸时，法军剩下的炮群又开始对A1高地和C2高地周围的越军堑壕开火。
这时，第174团团长阮友安少校给工兵队打电话核实准备工作完成的情况，但此时174团的电话线却断了！不过，越军战役指挥部已经吸取了第二阶段总攻击的教训，在给部队下达的第三阶段总攻击的命令中特地说明了点火引爆时刻。因此，阮友安尽管没能和工兵队取得联系，但还是按命令中规定的时间让部队在零时前5分钟进入A1高地前沿的接敌堑壕。他们迫切地着对A1高地的大爆破。
20点30分，惊天动地的爆炸声从A1高地传来，硝烟直冲云霄。A1高地的坑道爆破成功地炸掉了法军大碉堡的一大半，埃德姆中尉的2连伤亡了大半，但A1高地的整体守备力量并没有因为这次爆破而受到多大削弱。
越军第174团组织对A1高地山顶大碉堡的大爆破。
看到山顶腾起的硝烟，第174团团长阮友安少校不失时机命令炮兵开火。几天前，炮兵就已经开炮摧毁了A1高地的不少法军火力点和掩体，当然也消耗了许多炮弹。因此，174团进攻前的炮火准备只打了15分钟。接着，174团步兵向A1高地冲了上去。这是一次复仇之战。武定辉带着249营从东南方向兵分两路，包围A1高地（主要突击方向），勇世带着第251营从西南沿着41号公路边上新修的堑壕运动，负责切断A1高地和芒清中心区（次要突击方向）的联系。
虽然这次坑道爆破很成功，炸掉了山顶大碉堡，可山顶到处都是碎岩石和土堆这也给第249营316连和317连的运动带来了不少的困难。幸存的法军还在依托山顶大碉堡废墟组织机枪火力抗击。为了压住法军，第316连攻击了法军的迫击炮阵地，317连突击了山顶大碉堡附近的法军通信站。普热带他的3连发动反击，双方将士用冲锋枪、手榴弹和刺刀继续殊死拼杀，争夺每个火力点和每条堑壕。
与此同时，担负切断A1高地和C2高地之间联系任务的越军第251营在南坡遭到了法军2个排（排长分别是朱利安中尉和保罗中尉）的顽强抵抗。一看到越军冲上来，配属给这2个排的法军炮兵观察员就呼叫炮火支援。早有准备的炮手们不需详细的射击指令（萨克斯411）就瞄准目标开火，一阵猛烈的弹幕准确覆盖了越军进攻队形。由于越军伤亡惨重，防守南坡的2个法军排，轻松退敌。根据越军记录，除了致命的炮火外，法军2个机枪火力点也让他们付出了重大伤亡，而他们的无后坐力炮没能打掉它，致使第一波进攻失败。冲击失败的251营改变战法，集中所有轻重机枪压住法军火力点，掩护爆破手炸掉了法军南坡的碉堡，终于取得了突破。不一会儿，越军第251营就切断了A1高地和C2高地之间的联系。
在251营获得胜利的同时，越军第45炮兵团也捕捉到了航岗的法军105毫米榴弹炮群，他们马上组织对法军炮群的歼灭射击。至22点00分，法军3个炮组连同3门105毫米榴弹炮被打掉，只有3门还在射击，但其中2门也将在11点被打掉。
在A1高地山顶，为了抵挡越军冲锋，法军第1殖民地伞兵营2连幸存的布吕尼中士和巴莱中士爬进遗弃的M24坦克（绰号“巴泽耶”）里，拆下机枪，在南坡和2连残部会合，一边抵抗251营冲击，一边退上山顶大碉堡残骸。往东，普热上尉亲自率1个排依托大碉堡残骸抗击扑上来的317连。
通过电台，普热连连向朗格莱求援。朗格莱也深知A1高地的价值，急忙命令于格特防区的吉罗少校抽兵增援（此时于格特防区也遭到猛攻）。吉罗少校命令吉耶米诺中尉带着20名外籍伞兵从H2高地前往增援A1高地，虽然路程只有1200米，但普热知道这段路需要走上1个小时。这点援军根本无济于事，他计算至少需要1个加强连才能粉碎越军进攻，但现在没有地方可以找到一个加强连。所幸山顶大碉堡残骸的机枪火力依旧十分猛烈，他们给越军以巨大的杀伤。期间，普热亲自带兵操着冲锋枪和手榴弹反击，将逼近碉堡的越军一一击退。
午夜，越军第174团团长阮友安少校决定把第249营的预备队第318连投入战斗。318连冲上A1高地，展开小群多路战斗，逐个消灭了法军的抵抗。与此同时，越军第251营营长勇世决定兵分两路，一路直扑A3高地，一路从南坡冲上A1高地，配合249营夹击普热。为了支援174团，越军第45炮兵团把三分之二的炮火都打向A1高地，完全切断了A1高地的任何增援。凌晨2点30分，山顶不少阵地都被突破，但激烈的混战还是持续了约两个小时，尤其在北坡。普热试图用无线电催促增援小分队快点行动，但到3点，他已清楚地知道他们在敌炮火下根本运动不起来。
大约凌晨4点，普热上尉所部只剩35人还在战斗，弹药快耗尽了。普热联系不到朗格莱，只得呼叫总指挥部的瓦多少校。瓦多告诉他，既没有人也没有炮弹支援，实在不行就撤到C2高地，但C2高地必须守住！通话结束，普热上尉决定砸毁电台。这时，一名越军电信员插进电话线，放了一首游击队之歌，并声称胡主席优待俘虏。
普热听完歌，用剩下的三发子弹击毁电台，然后冲出指挥部，和部下一起奋战。不久，子弹和手榴弹都打光了，越军已经团团包围大碉堡残骸。5月7日凌晨04点40分到05点00分，普热上尉一行人陆续被俘。2连的夏布里埃上士用拆下的坦克机枪打到最后才被俘。
越军第174团最终攻克了A1高地，102团和174团在A1高地总计牺牲了1004名指战员，胜利来之不易！
5月7日清晨，在经历5次大规模进攻，付出了牺牲1004人的代价后，越军终于把绣着“决战决胜”几个字的红旗插上了A1高地山顶。看到这一幕，参加奠边府战役的全体越军指战员无不热泪盈眶，胜利就要到了！
不过，围绕东部高地的战斗并没有结束。21点30分，越军第98团215营从东北坡对C2高地展开了猛烈攻击。这是越军为彻底攻克东部诸高地进行的总攻击的一环。这次进攻很快被第5越南伞兵营3连（连长：吉耶米诺上尉）30名越南伞兵在506高地的阿莱尔中尉指挥的迫击炮群掩护下打退。没过多久，215营又精神抖擞地冲上来，完全压住了3连。晚10点30分，第5越南伞兵营营长博泰拉上尉急令2连（连长：范文富中尉）从南坡增援，但215营很快把他们赶下了山。
眼看C2高地危在旦夕，和博泰拉上尉在一起的第1伞降轻步兵团2营营长布雷切斯少校急电朗格莱上校请求予以一切可能的支援。朗格莱只得命令吉罗少校的外籍军团混成伞兵营和米歇尔·布朗东中尉的一支60人的连队穿过中心区增援C2高地。要争取时间坚持到援军到来。一旦援军到来，布雷切斯少校就需要立即反击。于是，布雷切斯命令第1伞降轻步兵团2营和第5越南伞兵营不断发动反击，但谁也不后退，无论是法军还是越军都在山顶拼杀，谁也打不退对手。克利迪克上尉呼叫中心区对C2高地实施炮击反击，打掉敌支援火力，但中心区炮兵只朝C2高地打了3炮。现在每门105毫米榴弹炮只剩300发，120毫米迫击炮每门更是只剩6发。
再说布朗东的增援分队，他们在途中遭到越军榴弹炮、迫击炮、步机枪和手榴弹的拦阻，当他们好不容易冲上41号公路，却得知A1高地失守，比雅尔在电台中急令他们改变目标，增援C2高地。当他们冲上高地时，布雷切斯少校当即命令他们反击，试图肃清冲上山顶的越军。晨光初露，越军后退到山顶东面约20米之处。C2高地的形势似乎得到了控制，但付出的代价太大了，增援分队出发时共60人，而现在除了布朗东、电信员和2名伞兵外，其他人非死即伤。5月7日7点，虽然弹药打光，但依靠收集的越军弹药，法军和外籍兵还是守住了山顶。
越军第98团虽然冲上了C2高地，却遭到法军坚决抵抗，进攻受挫。
在E4高地激战的同时，165团对506高地的进攻也开始了。晚10点，165团跃出接敌堑壕，11点，越军冲上山顶。第6殖民地伞兵营残兵和伤员退守3个碉堡继续血战，又打退越军多次进攻。第6殖民地伞兵营迫击炮连长阿莱尔中尉打光炮弹后作为步兵投入战斗。如果506高地丢失，那么楠云河将彻底对越军洞开，A3和C2高地守军的退路将完全被切断。
当夜激战展开时，又一队C-47载着第1殖民地伞兵营1连试图空投，但战场到处都闪耀着照明弹，严重干扰了伞兵空投。朗格莱还打算让他们直接降落在506高地，但在这个高地，越发两方近得一方扔手榴弹都可以打到另一方，最终运输机决定放弃空投，待次日再定。这样，1连躲过了奠边府惨败之灾，他们是印度支那最幸运的伞兵。
为了彻底解除越军对506高地的威胁，朗格莱又向506高地派去了第8殖民地伞兵营的2个连（各40人），分别由雅克梅中尉和巴耶中尉率领，增援托马斯少校。雅克梅的连队在楠云河渡口全军覆灭，巴耶中尉的连队在凌晨3点冲上了506高地，发现托马斯少校率20人正死守指挥部。3点30分，另一路人马赶到——维因贝格中尉率2个排的外籍兵从506高地赶来。312师战史记载，506高地打得同样残酷，165团三次冲击都没有得手，进攻陷入停滞状态。
打到5月7日凌晨，法军守住了506高地，让朗格莱看到了突围希望。他打算以506高地为跳板反攻夺回A1高地，然后在A1高地守到晚上，准备全军突围。8点，他命令中心区所有能动之兵拿起武器，全部赶往506高地。
同是在5月6日夜，308师也在西北方向对中心区的克洛迪娜发起总攻。
由于伞兵全部顶到艾兰防区，308师对西北方向的进攻遇到的就是外籍步兵了。在猛烈的炮火支援下，308师102团于晚10点向克洛迪娜五号高地冲击，第2外籍军团步兵团1营2连残部被击退下山，克莱蒙梭少校孤注一掷，把所有能找到的人全部集合起来，冒死反击（包括在克洛迪娜四号高地的第13外籍军团步兵团3营菲利普上尉的1个排和营属工兵排），10点30分他们打退了102团，夺回了部分阵地。但凌晨2点起，102团全军冲锋，渐渐压倒守军。5月7日拂晓前，克洛迪娜五号高地陷落。
由于伞兵集结缓慢，越军没等朗格莱把中心区残兵集合起来，又开始了对C2高地和506高地的新一轮进攻。朗格莱已经没有机会反攻A1高地了。
在战役指挥部，武元甲大将得知C2高地进攻受挫的消息，他赶紧给第316大团长黎广波大校打电话：“174团已经拿下了A1高地。我把支援A1高地的大部分直射火力转给C2高地的98团。把9团的预备队投入战斗。我们的炮兵会削弱芒清区的敌人炮兵。预备用200发105毫米榴弹给C2高地。我们必须迅速拿下C2高地，才能完全控制东部山头！”
07点30分，越军炮兵新一轮炮火急袭结束后，越军第98团215营和375营138连对C2高地实施冲击。越军一个接一个地攻克了C2高地上的法军各个阵地。9点，C2高地东北坡失守，此时守军已打光了子弹，也没人再封闭缺口了。布雷切斯少校、博泰拉上尉和鲁奥军医官（第5越南伞兵营的军医）没人打算逃离，唯一能动的试图离开C2高地，爬向506高地的是克利迪克上尉和2名中尉，以及少量伞兵，但大部分人在下山时被俘。09点30分，布雷切斯少校电告比雅尔少校：“布切呼叫布鲁诺，一切都结束了。不要朝我们开火，这里到处都是伤员。”接着，博泰拉也接过话机：“一切都结束了，他们已经包围了指挥部，告诉朗格莱，我们很爱他！”呼叫结束时，大家两泪纵横，C2高地丢失了。
随着C2高地的陷落，506高地也很快失守。只有几个伞兵（包括勒·巴热中尉在内）避免被俘，设法穿过楠云河大桥，逃回了中心区。当时，这座桥由2辆只剩半口气的M24和高射机枪群守卫。当越军巩固506高地后，他们允许轻伤员们抬着重伤员（包括第6殖民地伞兵营的勒·布德中尉和第8殖民地伞兵营的巴耶中尉）穿过大桥返回中心区。
冲过楠云河，胜利在望！
现在整个芒清中心区都处于越军直射火力威胁下。当晚，武元甲、黄文泰在战役指挥部的作战室里熬了一个通宵。所有人都对第316大团终于拿下了A1高地和C2高地感到如释重负，第二阶段总攻击的所有目标终于完成。后勤部门的干部们也准备好了最后总攻击的弹药。
在战役指挥部里，武元甲大将和黄文泰少将都在分析最新的形势。他们认为虽然芒清中心区法军的兵力不少，但他们不会战斗到底。越军战役指挥部很清楚，芒清区的许多法军士兵厌战情绪很高，不少单位已举手投降。当前的情况是，法军已经陷入了绝境。不过，武元甲大将还在犹豫，没有轻易下达总攻击命令。他决定再等上一阵，形势明了了再做决定。
随着早晨大雾的散去，5月7日阳光明媚。德卡斯特里向科尼报告A1高地、C2高地和506高地失守和各营最新状况。自克洛迪娜五号高地失守后，越军离德卡斯特里的指挥部只有不到370米，目前最好的办法就是把楠云河守到天黑，然后再想法趁夜突围。但两人都很犹豫，现在的形势已经无法挽救，突围？这么点兵力能成功吗？科尼指示他最好下午5点再联系一次，以决定具体策略。
当前，德卡斯特里的要求是请空军最大限度的出击，以给他几个小时的时间准备。德绍准将应允，派出25架次B-26、30架次“熊猫”和16架次海盗。朗格莱被俘后越军告诉他，7日的猛烈空中攻击给他们造成了不小的损失。奠边府的补给官也电告河内，要求下午2点40分开始空投，但不管空军如何努力，一切都无济于事。
中午，朗格莱把所有营长全部叫到指挥部，部署突围，具体计划由比雅尔草拟。现在没有以前那么多兵力了，只能凑出8个混成连，每个连约70～80人，分成2个方向突围，由北非兵和泰族兵殿后掩护，但实际上德卡斯特里还是准备从这仅有的640多人中再抽出二三百人负责第二波殿后。形势已经绝望到如此地步。
听完朗格莱的简报，所有营长一致反对突围，他们说所部已经筋疲力尽，连走路都没力气，这样贸然突围简直就是自杀。而空投的最新航拍照片显示，越军已经在他们将要突围的路上布下三道封锁线，以现有兵力和战斗力去突击三道防线，绝无成功可能。最后，德卡斯特里拍板，取消一切从中心区突围的行动，只要越军过河就结束一切。
午间，越军继续压缩法军防区，又打下了E11和508高地。守卫508高地的摩洛哥兵没有进行什么抵抗，就直接把高地让给了141团。下午2点（越军记录是3点），141团又攻击E11高地，守军则干脆放弃阵地逃过楠云河，141团再下一城。期间，越军试图过河，但被朱诺高地的守军打退。这样，越军已经胜利在望。现在，不论是武元甲还是德卡斯特里都明白，奠边府已经守不到夜晚了。
在楠云河东岸，只剩一个孤岛——A3高地。下午，阿莱尔从506高地爬回，用电台和比雅尔联络，询问是继续打下去，还是投降？比雅尔答道：“什么都不要做，准备停火。”阿莱尔不敢相信自己的耳朵，这么大的事最好有书面命令。于是他请求比雅尔发一道书面命令给他，比雅尔同意了：“致阿莱尔，17点30分停火，不要打白旗，再见！布鲁诺。”
下午3点，武元甲大将发出总攻令，要求各师不惜代价，务必在当夜彻底、干净地歼灭法军，夺取奠边府战役的伟大胜利，并宣布作战最勇敢的部队将获得胡志明主席授予的“决战决胜”红旗！
冲过楠云河，胜利在望！
在胜利的鼓舞下，308大团、312大团、316大团从西北和东面夹击。下午4点就打到楠云河边，法军的精神崩溃。越军旋风般地过河后，法军已经停止了抵抗。德卡斯特里的命令传遍了各个阵地：“一切都结束了，5点30分停火，停止抵抗，务必抓紧时间在此时刻前破坏一切武器弹药！”
下午5点，趁越军还没有冲到指挥部，德卡斯特里抓紧时间与河内通了最后一次话：“我们被包围了，楠云河西面的克洛迪娜已经陷落，敌人到处都是，不知道我军伤员怎么办？各部队队长都在问我下一步该怎么办。我们已处在火箭炮威胁下，我的士兵因缺乏睡眠而疲惫不堪，情况万分危急！”
越北战区副司令博代准将回答：“让这场战斗见鬼去吧，让伊沙贝尔的拉朗德上校自己想法突围，我们不会放弃你，你打得很好！”
随后，德卡斯特里向河内通报，下午5点30分，他将派出联络员与越军联系，请求停火，并要求越军允许法军明天派飞机来接运伤员。
科尼少将接过话筒对德卡斯特里准将说了几句安慰话，然后走到自己办公室沉默无语。突然，参谋长巴斯提尼追进办公室对科尼说：“将军，你忘了提白旗的事！”
这句话提醒了科尼，他一下子从椅子上跳起来，冲进作战指挥室。这时，博代正和德卡斯特里告别：“再见，我的朋友，你们尽了自己的努力，完成了一场艰苦的战斗……”
科尼一把夺过话筒：“德卡斯特里，我知道一切都结束了。但，请你们不要投降，法国远征军可以被打败，但不允许投降。可以停止射击，千万不要打白旗，不要投降，否则你之前的一切战斗都将因此受到玷污！”
那边没回答。过了一会儿，德卡斯特里回答：“眼下我做的就是保护伤员。”
下午5点32分，德卡斯特里的私人电信员与河内通了最后一次话：“5分钟后我们将销毁这里的一切，越南人离我们很近了，向巴黎问好！一切都结束了，再见！”
听到这个声音，科尼、博代脸上挂满了泪水。他们很不幸，居然见证了法国远征军在印度支那最大的军事灾难。
在奠边府总指挥部，德卡斯特里和朗格莱默默对视，然后紧紧拥抱。在该战役56天的时间里，两人始终保持着良好的友谊。朗格莱向德卡斯特里敬了最后一个礼，然后跑回自己的指挥部销毁文件。
不一会儿，总指挥部顶上响起了越军的脚步声。209团130营连连长谢国律带着越军战士冲到指挥部前，他先是朝出口扔了一枚手榴弹。随着硝烟的散去，1名拿白毛巾的法国军官走了出来，他喊道：“德卡斯特里将军请你们的一名军官进来，他准备投降。”
话音刚落，谢国律带着5名战士冲了进去。面对冲到跟前的越军战士，德卡斯特里连声说道：“不要开枪，不要朝我开枪。”谢国律用法语问道：“谁是德卡斯特里将军？”德卡斯特里答：“我就是，我是否还应再下令要我的部队停止抵抗？”
最后的胜利，金星旗飘扬在德卡斯特里指挥部顶上。
谢国律紧握枪支摇摇头，大声说：“不用了，那完全是多余的，你的士兵们不用你的命令就投降了，我们胜利了！”
就在谢国律和德卡斯特里的头顶，1位年轻的越军排长朱伯世脚踏掩体，举着一面金星红旗，尽情挥舞起来。下午6点20分，越南人民军完全占领了奠边府中心区。
不过，奠边府会战还没有结束，航岗还有2000名法军在拉朗德上校指挥下固守。5月6日夜到7日凌晨，越军在对奠边府发起总攻的同时，也对航岗进行了猛烈的炮轰，但加强57团没有进攻。
5月7日下午，拉朗德从观察哨看到越军已经冲进了中心区，意识到会战已经失败，他赶紧下令航岗守军销毁库存军需，准备趁夜突围。下午5点，航岗的法军105毫米榴弹炮群停止了对中心区的射击。下午6点30分左右，拉朗德亲眼目睹了中心区的陷落，更坚定了他的突围之心。在指挥部，拉朗德紧张地拟出了突围计划：在夜幕掩护下，航岗守军销毁所有重武器，带上枪支和口粮，沿着楠云河两岸突围。西岸突围纵队由第3外籍兵团步兵团3营11连和普雷奥中尉的坦克排（徒步坦克兵）担当尖兵，东岸由第3外籍兵团步兵团3营12连和泰族辅助兵打先锋。
晚8点，两岸尖兵队离开航岗，为大部队探路。西岸尖兵队刚走出几千米就和越军遭遇，双方展开混战。但东岸却悄无声息。拉朗德窃喜，以为自己找到了越军防线的薄弱点，马上命令航岗守军主力沿东岸突围。
突围行动异常艰难——7日夜一片漆黑，战壕里泥水深积，周围带刺铁丝网环绕，四周越军炮火如雨点般落下，使法军纵队的撤退速度十分缓慢。晚11点，法军殿后部队还没走出航岗，57团就渗透了进来。在夜色中，双方爆发多次混战，法军队形大乱，伤亡惨重，突围无望。晚12点，拉朗德上校只得带着残部逃回航岗，试图重组防线，但此时的航岗既无工事，又无重武器，和各部的联络完全断绝，而且还要保护二百五十几名伤员，再打下去只是陡增伤亡，毫无意义。5月8日凌晨01点，1名越军干部来到拉朗德司令部，下达最后通牒，要求法军停止抵抗。拉朗德彻底绝望了，01点50分，他向科尼少将拍发了法军在奠边府战役中的最后一份电报：“突围失败，断绝联系！”随即，航岗守军束手就擒。
但第10殖民地炮兵团3营最后1门105毫米榴弹炮组没有接到停火令，他们还有125发炮弹。5月8日天明，57团逐步解除了航岗的法军武装，当他们向这门火炮走去时，只有摩洛哥炮手穆罕默德·本·萨拉赫还坚守在炮位上，正好炮膛里装填了一发105毫米榴弹，萨拉赫猛拉火绳。随着一声巨响，几名越军倒下了。萨拉赫随即也被密集的子弹打成了竹筛，英勇的萨拉赫最终倒在了自己的炮位上，成了奠边府战役最后一位阵亡的法军将士。
经过56个昼夜的奋战，越南人民军终于打赢了奠边府会战。
