Thắng lợi của chiến dịch Thượng Lào đánh dấu bước phát triển mới của tình đoàn kết chiến đấu đặc biệt giữa quân đội hai nước Việt-Lào. Lần đầu tiên sự phối hợp chiến đấu giữa quân đội hai nước trong một chiến dịch lớn đã giành thắng lợi vẻ vang, tạo tiền đề cho sự phối hợp chiến đấu giữa quân đội và nhân dân hai nước ngày càng chặt chẽ hơn, góp phần đưa cuộc kháng chiến của quân và dân hai nước đến thắng lợi trong Chiến cuộc Đông-Xuân 1953-1954, mà đỉnh cao là chiến dịch Điện Biên Phủ, tiến tới kết thúc cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp của nhân dân ba nước Đông Dương.
Sau thất bại ở Tây bắc (10/1952), hậu phương vùng quân Pháp quản lý bị thu hẹp, do đó Bộ chỉ huy quân đội viễn chinh Pháp vội vàng đưa quân co về củng cố tuyến phòng thủ ở Thượng Lào hòng tạo cơ sở cho việc giành lại thế chủ động trên chiến trường Đông Dương. Thực hiện kế hoạch này, chúng phân Thượng Lào thành hai khu (miền núi và đồng bằng), trong mỗi khu có hai phân khu; đồng thời, ráo riết củng cố tổ chức, bổ sung quân số, vũ khí.
Riêng ở thị xã Sầm Nưa, chúng bổ sung khoảng 2.500 quân, một đại đội pháo và ở Xiêng Khoảng một tiểu đoàn ngụy Lào; tập trung xây dựng Sầm Nưa thành tập đoàn cứ điểm mạnh (tương đương với Nà Sản ở Tây Bắc Việt Nam) làm khu vực phòng thủ chủ yếu. Ngoài ra, chúng còn sử dụng lực lượng cơ động (quân Pháp) ở chiến trường Bắc Bộ Việt Nam để sẵn sàng ứng cứu, giải tỏa bằng đường hàng không khi ta tấn công.
Sau khi phân tích tình hình mọi mặt của địch, Tổng Quân ủy Việt Nam đã đề nghị Bộ Chính trị Trung ương Đảng và Chủ tịch Hồ Chí Minh cho phối hợp với quân và dân Lào mở chiến dịch tiến công địch ở Sầm Nưa (Thượng Lào) với mục đích nhằm tiêu diệt một bộ phận sinh lực địch; động viên, cổ vũ nhân dân Lào đứng dậy đoàn kết cùng nhân dân Việt Nam chống kẻ thù chung; giúp Bạn mở rộng vùng giải phóng và tiếp tục củng cố căn cứ địa cách mạng Lào. Chiến dịch Thượng Lào diễn ra từ ngày 13- 4 đến ngày 14-5-1953.
Hoàng thân Xuvanuvông và Đại tướng Võ Nguyên Giáp bàn kế hoạch phối hợp mở chiến dịch Thượng Lào, năm 1953.
Về phía địch: Trước khi Chiến dịch Thượng Lào diễn ra, tại Pháp, tình hình chính trị tại Pháp đã rất bất lợi cho Tổng Chỉ huy Xa Lăng, người đang trực tiếp điều hành cuộc chiến tại Đông Dương. Tờ Người quan sát số ra ngày 10-2-1953 viết: “binh lính Pháp không thể chiến đấu được nữa, họ đã bị kiệt sức trong cuộc chiến tranh Đông Dương. Đó là một sự thật”. Với ý đồ chọn thị xã Sầm Nưa làm khu vực phòng giữ chủ yếu, Bộ Chỉ huy Pháp đã tập trung lực lượng, phương tiện, xây dựng những công sự, điểm tựa kiên cố nhằm biến Sầm Nưa thành một cứ điểm mạnh “kiểu Nà Sản” trên đất Lào. Mặc dù được chuẩn bị chu đáo về mọi mặt như vậy, song, những người trực tiếp chỉ huy và giới quân sự tại Pháp đều thực sự lo ngại. Qua nghiên cứu tình hình, tướng Xa Lăng phán đoán: đứng trước một đối thủ lớn mạnh và điêu luyện, ba tiểu đoàn Pháp và ngụy Lào sẽ khó tránh khỏi bị tiêu diệt hoặc tan rã, nếu đối phương nhằm hướng Sầm Nưa để mở chiến dịch tiến công. Cùng quan điểm với tướng Xa Lăng, tướng Đờ Gioăng nhận định rằng: mất Thượng Lào sẽ có những tác hại không thể tính hết được về mặt chính trị. Tướng Sa Lăng đã vội vã xin Chính phủ và Quốc hội Pháp viện trợ khẩn cấp về tài chính, lực lượng và trang bị, nhưng không được đáp ứng.Về phía quân ta: Trong lúc các Đại đoàn chủ lực 308, 312, 316, 304 và Trung đoàn bộ binh 148 chuẩn bị hành quân sang chiến trường Thượng Lào, ngày 3-4-1953, Chủ tịch Hồ Chí Minh gửi thư động viên cán bộ, chiến sĩ tham gia chiến dịch. Bác căn dặn: “Lần này là lần đầu tiên, các chú nhận một nhiệm vụ quan trọng và vẻ vang như nhiệm vụ này, tức là giúp nhân dân nước Bạn. Mà giúp nhân dân nước Bạn tức là mình tự giúp mình”. Ngày 8-4-1953, các đại đoàn chủ lực Việt Nam nhận lệnh hành quân sang chiến trường Thượng Lào theo ba cánh: Cánh chủ yếu gồm các Đại đoàn bộ binh 308, 312 (2 trung đoàn), 316 (1 trung đoàn), từ Mộc Châu theo đường 6 hành quân lên biên giới Việt-Lào sang Sầm Nưa. Đại tướng Võ Nguyên Giáp và Hoàng thân Xu-pha-nu-vông cùng đi với các đại đoàn ở cánh chủ yếu sang Lào.
Cánh thứ hai gồm Đại đoàn Bộ binh 304, từ Nghệ An theo đường số 7 tiến sang Xiêng Khoảng. Cùng đi theo cánh này về phía Lào có đồng chí Phu-mi Vông-vi-chít. Cánh thứ ba gồm Trung đoàn bộ binh 148, từ Điện Biên tiến vào lưu vực sông Nậm U. Trên cơ sở phương án tác chiến chiến dịch, các đơn vị của Việt Nam và Lào tham gia chiến dịch được giao nhiệm vụ tiến công theo ba hướng: tTrên hướng Sầm Nưa (hướng chủ yếu), phía Việt Nam có các Đại đoàn bộ binh 308, 312 (2 trung đoàn), 316 (1 trung đoàn), có nhiệm vụ đánh tập đoàn cứ điểm Sầm Nưa và Đoàn 80 quân tình nguyện Việt Nam (2 đại đội tập trung, 4 đại đội độc lập, 4 trung đội vũ trang tuyên truyền). Phía Lào có khoảng 500 bộ đội địa phương, trong đó có một đại đội tập trung của tỉnh Hủa Phăn và lực lượng du kích các huyện Xiềng Khọ, Mường Xon.
Lễ kết nghĩa bộ đội Việt Nam và bộ đội Pa-thét Lào trong Chiến dịch Thượng Lào năm 1953.
Trên hướng Xiêng Khoảng (hướng thứ yếu), phía Việt Nam có Đại đoàn bộ binh 304, có nhiệm vụ đánh vào thị xã Xiêng Khoảng và Đoàn 81 quân tình nguyện Việt Nam (gồm 1 đại đội tập trung, 4 đại đội độc lập, 1 trung đội vũ trang tuyên truyền). Phía Lào có khoảng 400 bộ đội địa phương và 1.400 dân quân du kích Mường Mộc và Bản Thín.Trên hướng khu vực sông Nậm U thuộc tỉnh Luổng Phạ-bang (hướng phối hợp), có Trung đoàn bộ binh 148 (Quân khu Tây Bắc) và Đoàn 82 quân tình nguyện Việt Nam (4 đại đội độc lập).
Phía Lào có 1 đại đội tập trung, 5 trung đội bộ đội địa phương và 300 du kích huyện Mường Ngòi. Trong quá trình quân ta hành quân từ Việt Nam sang Thượng Lào, địch phát hiện lực lượng ta từ các ngả đang tiến về phía Sầm Nưa. Nhận được báo cáo của Trung tá Man-phát-tơ, chỉ huy Phân khu Sầm Nưa ngày12-4-1953, Tướng Xa-lăng liền ra lệnh rút toàn bộ lực lượng khỏi Sầm Nưa hòng tránh bị tiêu diệt khi ta tiến công. Đêm 12-4, toàn bộ lực lượng địch gồm khoảng 1.900 quân lần lượt rút khỏi thị xã Sầm Nưa và đến trưa 13-4 thì rút hết về phía Mường Hàm. Như vậy, tình huống chiến dịch đã thay đổi.
Ta dự định tổ chức đánh quân địch trong công sự vững chắc ở Sầm Nưa, nhưng địch đã rút chạy trước khi ta đến. Không bỏ lỡ thời cơ, Bộ chỉ huy chiến dịch ra lệnh cho các đại đoàn chuyển sang truy kích quân địch rút chạy. Cuộc truy kích địch bắt đầu từ ngày 13-4 và diễn ra trên chặng đường dài, từ Sầm Nưa đến đường số 7, Bản Ban và Lát Bua. Nhận được mệnh lệnh, các Đại đoàn 308, 312, 316 nhanh chóng tổ chức 4 tiểu đoàn (888, 23, 79, 166) và hai đại đội trang bị gọn nhẹ bám đuổi, truy kích địch. Những đơn vị còn lại của các đại đoàn cùng Bạn tiến vào chiếm thị xã Sầm Nưa và các vị trí xung quanh, đồng thời chuẩn bị lực lượng truy kích địch trên các hướng.
Ngày 15-4, Trung đoàn 98 (Đại đoàn 316) tổ chức truy kích gặp cơ quan chỉ huy Phân khu Sầm Nưa, một đơn vị lính lê dương và tàn quân của tiểu đoàn biệt kích ngụy Lào thứ 8 ở Nà Noọng. Bằng cách tiến công dồn dập từ ba hướng, bộ đội ta đã diệt và bắt hơn 200 tên địch. Bọn địch còn lại khoảng 200 tên rút chạy về khu vực Cánh Đồng Chum-Xiêng Khoảng. Trong khi đó, Đại đội 216 (Đoàn 81) quân tình nguyện hoạt động ở phía bắc thị trấn Bản Ban (thuộc huyện Mường Khăm, tỉnh Xiêng Khoảng), tuy chưa biết tin địch bỏ chạy khỏi Sầm Nưa, nhưng thấy chúng hoảng hốt chạy qua, đã tập hợp đơn vị nổ súng tiến công địch, loại khỏi vòng chiến đấu hàng chục tên; sau đó bao vây một toán địch khác, gọi hàng hơn 100 tên, thu 70 súng các loại.
Lược đồ các mũi tiến công của ta trong chiến dịch Thượng Lào, tháng 5-1953.
Ngày 17-4, Tiểu đoàn 79 và một bộ phận của Tiểu đoàn 66 thuộc Trung đoàn 102 (Đại đoàn 308) truy đuổi kịp địch khi chúng vừa rời khỏi Húa Mường khoảng 5km về phía Mường Lạp. Quân ta tổ chức lực lượng bao vây, chia cắt, nổ súng mãnh liệt vào đội hình chốt chặn của địch, bắt một số sĩ quan Pháp, diệt nhiều địch, trong đó có cả lính Âu-Phi. Bọn địch còn khoảng 200 tên rút về Mường Lạp, Tam La (cách Sầm Nưa 135km), sau đó chúng rút về khu vực Cánh Đồng Chum-Xiêng Khoảng cố thủ.Trên hướng đường số 7, ngày 17-4, một bộ phận lực lượng Đoàn 81 quân tình nguyện và Đội vũ trang Pat Chay Lào phối hợp với hai Trung đoàn 66 và 9 (Đại đoàn 304) tiến công tiêu diệt đồn Noọng Hét, tiếp đó đánh địch ở Bản Ban, buộc chúng phải rút chạy về phía Khang Khay.
Được tin, một bộ phận lực lượng Đại đoàn 304 đánh chặn địch ở gần Bản Sao, gây cho chúng một số thiệt hại, bọn địch còn lại buộc phải rút về Cánh Đồng Chum. Tỉnh Hủa Phăn và vùng lân cận được hoàn toàn giải phóng. Ở hướng nam đường số 7, hai tiểu đoàn thuộc Đại đoàn 312 phối hợp với một đơn vị Bạn truy kích địch về Sầm Tớ. Hoảng sợ trước sức tiến công của Liên quân Việt-Lào, quân địch đóng giữ ở Mường Sồi, Bản Phiềng và Sầm Tớ lần lượt rút chạy. Ngày 18-4, các đơn vị thuộc Đoàn 81 và bộ đội địa phương Mường Mộc, du kích Xảm Chè phối hợp với Trung đoàn 57 (Đại đoàn 304) vượt qua Then Phun tiến áp sát thị xã Xiêng Khoảng. Trước khí thế tiến công của Liên quân Việt-Lào, lực lượng địch ở đây hoảng sợ rút chạy về co cụm ở Cánh Đồng Chum. Trước nguy cơ Cánh Đồng Chum bị Liên quân Việt-Lào tiến công, Bộ chỉ huy Pháp vội điều động một số tiểu đoàn từ Nà Sản, kể cả lực lượng từ đồng bằng Bắc Bộ (Việt Nam) sang hỗ trợ, xây dựng Cánh Đồng Chum thành tập đoàn cứ điểm mạnh, cố giữ bằng được vị trí chiến lược quan trọng này. Sau hơn một tuần thực hiện cuộc truy kích quân địch rút chạy trên chặng đường 270km, từ Sầm Nưa về Cánh Đồng Chum, Liên quân Việt-Lào đã loại khỏi vòng chiến đấu hơn 1.500 tên địch, diệt và bức rút hàng loạt cứ điểm dọc đường từ Mường Pơn, Hủa Mường…, chỉ có trăm tên địch chạy thoát về Cánh Đồng Chum.
Cuối tháng 4 năm 1953, các đại đoàn chủ lực cùng quân tình nguyện và lực lượng vũ trang Bạn tiếp tục truy kích đánh địch rút chạy từ khu vực sông Nậm U về Luông Phra-băng, uy hiếp kinh đô nước Lào. Phát hiện Liên quân Việt-Lào tiến xuống Luông Phra-băng, tướng Xa-lăng gấp rút điều động hai tiểu đoàn cơ động thuộc binh đoàn cơ động số 1 (GM1) từ Nà Sản sang, tổ chức thành tập đoàn cứ điểm bảo vệ Luông Phra-băng. Cuộc truy kích quân địch rút chạy và tiến công các vị trí địch của Liên quân Việt-Lào kéo dài đến ngày 18-5-1953 thì kết thúc với trận tiến công cụm cứ điểm Mường Khoa, diệt và bắt gần 300 tên địch.
Kết quả: Liên quân Việt-Lào đã diệt và bắt gần 2.800 tên địch, giải phóng tỉnh Hủa Phăn, phần lớn tỉnh Xiêng Khoảng và một số huyện của tỉnh Phông-xa-lỳ với 30 vạn dân, mở rộng căn cứ kháng chiến Lào, nối liền với vùng Tây Bắc Việt Nam. Đây là chiến dịch Liên quân Việt-Lào thực hành vận động truy kích quân địch rút chạy dài ngày lớn nhất kể từ đầu cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp xâm lược. Thắng lợi của chiến dịch Thượng Lào đánh dấu bước phát triển mới của tình đoàn kết chiến đấu đặc biệt giữa quân đội hai nước Việt-Lào. Lần đầu tiên sự phối hợp chiến đấu giữa quân đội hai nước trong một chiến dịch lớn đã giành thắng lợi vẻ vang, tạo tiền đề cho sự phối hợp chiến đấu giữa quân đội và nhân dân hai nước ngày càng chặt chẽ hơn, góp phần đưa cuộc kháng chiến của quân và dân hai nước đến thắng lợi trong Chiến cuộc Đông-Xuân 1953-1954, mà đỉnh cao là chiến dịch Điện Biên Phủ, tiến tới kết thúc cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp của nhân dân ba nước Đông Dương.
Liên quân Việt-Lào tiến vào giải phóng Sầm Nưa, tỉnh Hủa Phăn, 4/1953.
Khi đó, báo Lơphigarô của Pháp, ra tháng 5-1953 nhận định:“Quân, dân Việt Nam và Quận đội Pathet Lào có mục đích chiến đấu rõ ràng, đường lối kháng chiến nhất quán và tinh thần chiến đấu cao. Điều đó dẫn đến những bất lợi về quân sự cho Pháp, và cũng là một nguyên nhân dẫn đến thất bại thảm hại trong chiến dịch Thượng Lào.”