向东北战区的行军多在雨天中进行，中国军事顾问和越军战士一样艰难跋涉。顾问团秘书王振华回忆说：
这次战役地区靠近中国边境，顾问团首长韦国清、梅嘉生、邓逸凡都去了，我随行。记得这次顾问团是在一支越军小部队护送下单独向前线进发的。
行军时天气很不好，遇上了大雨。有一天说是预定要走18公里，我们听了都很高兴，18公里算什么呀。早晨出发后，尽是在大山里转，翻过了好几座山。中午时吃的是饭团。下午下起雨来，道路泥泞，我们一路摔着往前走，目的地总是到不了。吃过晚饭以后天就黑了，我们只得在树林中露宿。一片荒山野岭，没有人家。越军护送分队的战士砍来些树枝，找来了芭蕉叶搭成一个小篷子，让韦、梅、邓住进去，其实到后来韦、梅、邓的衣服也全湿了。我们则裹着雨衣靠在树上睡觉。那雨下了一夜，真正是凉透了心。第二天天亮我们又走，走到中午才赶到昨天预定的目的地。哪里18公里呀！后来才弄清楚，这个18公里是越军一位参谋在地图上用直线距离换算出来的！
行军中，第308师顾问王砚泉找到韦国清，提议：“最好不要进攻这个方向，因为这一带河流成网，法军兵舰随时可以增援，我们不容易找到打援的地方。”韦国清告诉他：“这件事越军总军委已经决定，我们就不要多说了。我们在这里当顾问，工作有一定的复杂性，我们要特别注意和越南同志搞好团结。”
战幕拉开，最初的战斗和永安之战一样顺利。越军在1950年3月23日和24日晚间一连攻占了兰塔、陆内、芒内和松周四个法军小据点，引诱法军增援。但是法军没有动静。这一带法军兵力薄弱，不敢轻举妄动。越军两个师在红河三角洲南部的佯攻也使塔西尼一时摸不清越军进攻重点，所以他命令冒溪法军坚守勿动。
越军等了三天，战机不至，即以第308师和第312师各一个团攻占18号公路边的两个小据点秘则和长白。法军陆军仍然按兵不动，倒是江河舰队出动了三艘轻型驱逐舰和两艘小登陆舰，从水路靠近越军，使用舰炮猛烈轰击越军进攻部队，造成了越军的伤亡。
既然法军还是不动，越军便再逼近一步，越军总部命令第308师进攻冒溪小镇，第312师攻击冒溪煤矿。
冒溪煤矿战斗首先打响。第209团经侦察发现，冒溪煤矿守敌不过140余人，遂定于28日夜间11时发起攻击。不料前进部队在途中受到了法军炮火的拦截，不得不隐蔽起来等待天色完全黑下来再接近攻击地点。到了天黑行动，经过一条小河时，炮火阻塞道路，耽搁了时间。等到第209团主力通过了阻塞区，带路的尖兵却迷了路，直到29日凌晨3时多才进入攻击阵地。越军不得不一进阵地即投入战斗，体力受到很大的消耗。
没有想到，冒溪煤矿守军顽强抵抗。外围阵地被越军突破后，本来就为数不多的守军退入矿区一幢三层小楼房死战。越军攻击部队一度占领了这座楼房的底层和第二层，守军退到顶层，以手榴弹顶住了越军的进攻。越军运上炸药爆破，但没有炸塌楼房，退守房顶的守军一个反击反倒把攻进了底层和二层的越军杀伤了不少，并将越军赶出楼房。
天亮了，法军的轰炸机飞来，用燃烧弹把楼房四周炸成一片火海，阻抑了越军的攻势。到中午，法军一个营赶来，在坦克的支援下救出了煤矿里的守军。
与此同时，第308师进攻冒溪镇之战也打得很苦。塔西尼于26日判断出，那里的敌人是越军主力。但他认为该战场狭小，不宜以大兵力出援，为此他命令增加舰只和火炮，还有限地增派了一些伞兵。
一个营法军伞兵冒着越军炮火进入冒溪镇，第308师几番进攻都被击退。30日凌晨2时，越军发动最后一轮攻势。越军集中火炮对冒溪猛轰，潮水一样的越军跟随炮火延伸发起冲锋。小小的冒溪镇硝烟弥漫，越军一度攻了进去，和法军进行激烈的巷战。
但是，法军江河舰队炮火严重威胁了进攻中的越军。法军舰队炮兵根据白天射击效果修正参数，在守军呼唤下以猛烈炮火切断了进攻越军的联系，最初攻进冒溪的越军在遭受重大伤亡后得不到及时的支援，反被法军包围，蒙受了损失。
夜色里，冒溪争夺战一度胶着。将近天亮，越军前线指挥部调上预备队，又向冒溪投入一个团。但是，这个团在进攻中走进了法军江河舰队的预设射击阵地，在炮火中遭受了很大的伤亡。由于这个损失，越军不得不在天明后撤出战斗。
越军伤亡颇重，零星战事持续到4月初，粮食供应也发生了问题。武元甲回忆说：
4月5日上午，我同韦国清同志交谈：“敌军不一定会派出机动部队到这一地区，我们只好收兵。”
“同意武总意见。顾问团也认为应结束战役。”（韦国清语）
“我军受到了损失。”（武元甲语）
“已经掌握伤亡数字了吗？”（韦国清语）
“参谋部门预计约2000人。近500名战士牺牲，其中有团长1人。1500多人负伤，敌我双方损失的比例是1:1多一点。”（武元甲语）
“战役动用部队2.5万人，阵亡不到2%，不算大。许多负伤的同志还可以归队。”（韦国清语）
“在越南，还没有哪次战役有这样大的伤亡！”（武元甲语）
“越南军队已转入打大仗阶段，以后还不得不受到更大的损失。法帝国主义的炮兵很厉害。”（韦国清语）
“我考虑要找出一个更有效的打击敌人的办法。”（武元甲语）
1951年4月5日，黄花探战役（即东北战役）结束。战役给我留下了一个深刻的印象。
越军打不下去了，只能撤出战场；法军兵力不足，不敢追击。东北战役就这样结束。
1961年，韦国清（右）重返越南，和武元甲（左）一起在地图前回忆当年的战斗
这次作战，越军未达成战役意图。原打算歼敌五个营，结果勉强打掉了敌人两个营。越军在指挥上有两个明显不足，一是战斗发起时没有抓住塔西尼的犹豫，在法军增援部队赶到前以全力攻占冒溪镇，形成以逸待劳之势。二是对法军江河舰队炮火的猛烈缺乏认识，进攻冒溪的伤亡主要是法军舰炮射击造成的。对于后一点，中国军事顾问承认，他们也缺乏经验，他们在长期的国内战争中还没有和海军进行过激烈的对抗。
通过这次战役，中国顾问发现，经历了中游战役的法军变得善于发现和利用越军的弱点，依托坚固防线或据点，发挥自己在装备上的优势。结果，越军一旦不能在夜间迅速结束战斗，法军往往能很快集中力量猛烈反击。这时候，如果战场狭小，难以迂回，越军很容易吃亏。
第308师顾问王砚泉在回师途中对韦国清说，我们已经在平原打了两战，都不理想，以后不应该这样打了。
韦国清对王砚泉说，中央派我们来，就是尽力帮助越南军队的，对战役计划双方有不同意见的事会经常发生。对这个问题，我们应该有耐心，不要急。我们会吸取经验，相信越方也会从战斗中吸取经验。
从东北回师途中，王砚泉心情不畅，总是骑在马上闷想。没想到偏偏在拍马经过一个山间旷野的时候，一架法军战斗机突然从山顶那边冒了出来。法军飞行员发现了骑在白马上的王砚泉，一推机头俯冲下来，瞄准射击。王砚泉躲闪不及，腿部中弹负伤。这使东北战役的结果更显得暗淡了。
东北战役后，法军宣称越军在这次战役有3000人伤亡。越军总部的战役总结说，共打死打伤法军（包括保大军）1175人，自己的伤亡为1700余人。从总体上看，这一仗，主要是战役的后半段没有打好。
为了在后方协助越军，1951年4月初，驻守云南的解放军第13军的第112团和第123团，由越军第148独立团配合，进剿金平、河口、马关三县当面中越边境地区的土匪。这部分土匪中，有相当部分是从中国领土流窜到越南去的。中国军队在边界地区连续战斗20余天，歼敌500余人。