Địa bàn phòng ngự được tổ chức tại khu tứ giác Mường Sủi-Noọng Pét-thị xã Xiêng Khoảng-Thẩm Lửng (dài 60 km, rộng 50 km), chia thành 5 khu vực: khu trung tâm (Cánh Đồng Chum), khu trung gian (Hin Tặng), khu thứ yếu (Noọng Pét) và 2 khu tác chiến phối hợp (Mường Sủi và thị xã Xiêng Khoảng); mỗi khu vực có một số cụm chốt.

Lực lượng tham gia phòng ngự gồm: 5 trung đoàn bộ binh (174, 148, 866, 335 và 88), 2 tiểu đoàn đặc công, 1 tiểu đoàn pháo binh, 4 tiểu đoàn pháo và súng máy phòng không, 1 tiểu đoàn xe tăng và 2 tiểu đoàn công binh của quân tình nguyện VN; 7 tiểu đoàn chủ lực, 1 đại đội xe tăng, 2 đại đội pháo binh, 2 đại đội súng máy phòng không, 1 đại đội công binh và 4 đại đội bộ đội địa phương của Quân Giải phóng Nhân dân Lào.

Lực lượng địch thuộc Quân khu 2, gồm: 76 tiểu đoàn bộ binh (Thái Lan có 18 tiểu đoàn tổ chức thành các GM), 3 tiểu đoàn pháo binh; bố trí theo 4 khu vực quanh Cánh Đồng Chum, được không quân Mỹ chi viện.

Chiến dịch diễn ra bốn đợt:

• Đợt 1 (21.5-10.8), địch dùng không quân đánh phá ác liệt các điểm cao trọng yếu và trục đường giao thông, từ ngày 25.5 mở 3 hướng tiến công vào khu trung gian, ngày 27.5 chiếm được một số điểm tựa phía Tây các điểm cao 1800, 2063, Thẩm Lửng.
  Ta phản kích thắng lợi ở Phu Phaxay, đẩy lui cánh quân hướng Đông Nam về Tôm Tiếng (6.6), khôi phục lại trận địa ở điểm cao 1800, đánh tan 6 tiểu đoàn  (có 2 tiểu đoàn Thái Lan) ở Hin Đăm, Thẩm Lửng (3.7), đẩy lui nhiều đợt tiến công của địch ở Mường Sủi, đồng thời dùng đặc công, pháo binh tập kích địch ở Long Chẹng.

• Đợt 2 (11.8-10.9), địch chuyển hướng tiến công vào Cánh đồng Chum, sử dụng 4 GM đánh đường bộ theo 3 hưóng (Đông Nam, Tây và Đông Bắc), kết hợp với 2 GM đổ bộ đường không xuống Phu Keng đánh hướng Tây Bắc. Ta kịp thời ngăn chặn, đẩy lui địch ở Phu Luông, Phu Hủasang, Phu Thông, đồi 5 mỏm, điểm cao 1294, Bản Lao, Phu Học, đồng thời tập trung lực lượng thực hiện thắng lợi trận phản đột kích then chốt ở Phu Keng diệt và bắt hơn 700 địch (30.8-3.9), giữ vững trận địa.

• Đợt 3 (11-30.9), địch tăng cường lực lượng (6 GM và 3 tiểu đoàn) chuyển đánh hướng Tây là chính, đồng thời tung biệt kích xuống Talinoi quấy rối hậu phương ta, nhưng không đạt kết quả.

• Đợt 4 (1.10-15.11), địch huy động 4 GM và 2 tiểu đoàn dồn sức tiến công nhằm chiếm một phần phía Nam Cánh đồng Chum để gây áp lực cho đàm phán chính trị (15.10).

Ta tổ chức lực lượng thích hợp ngăn chặn, phản kích bẻ gãy các mũi và hướng tiến công của địch, kết hợp tập kích tiêu hao sinh lực, tạo thế và lực đánh trận then chốt quyết định tiêu diệt phần lớn cụm quân địch từ nam Bản Quay đến bắc Khang Kho (26.10), sau đó tiếp tục tiến công, truy quét địch khỏi Nam Cánh Đồng Chum, buộc địch phải co về giữ Long Chẹng.

Kết quả: Với 244 trận đánh, loại khỏi chiến đấu hơn 5.600 địch (bắt 179), thu hơn 800 súng (có 4 pháo 105mm và 4 cối 106,7mm), bắn rơi 38 máy bay.

Là chiến dịch phòng ngự hoàn chỉnh đầu tiên của QĐNDVN và Quân Giải phóng Nhân dân Lào với cách đánh sáng tạo, hiệu quả; góp phần đúc kết kinh nghiệm, làm phong phú lí luận về nghệ thuật chiến dịch VN trong Kháng chiến chống Mỹ (BĐMH189).

• Nguồn: TĐBKQS / Trung tâm TĐBKQS - BQP.-H.: QĐND, 2004.