西北战场上越法两军捉对厮杀的1952年10月，英国爆炸了第一颗原子弹。为此，英方科学家已历时七年，耗资3.4亿美元。这颗原子弹的烟尘尚未散尽，11月1日，在太平洋马绍尔群岛的埃卢盖拉布小岛上，又一声爆炸惊天动地，一个火球翻卷着直上几十公里汇入地球同温层。在火球下面，一个长约5公里、宽1.5公里的小岛像泡沫一般的消失了——世界上第一颗氢弹在美国科学家手里爆炸成功，威力相当于1200万吨TNT炸药，是1945年投到广岛那颗原子弹的600倍。
当此之时，越南西北战场的两军将士还都无从理解，物理科学家对原子弹的研制，在人类战争史上犁地出一道深深的刻痕。
对此，法国领导人却有深深的感受。面对艰难的印支形势，法国政府催促科学家加紧研制核武器。法国科学家要等到八年之后才引爆第一枚原子装置。不过从这时起，原子武器的阴影开始笼罩印度支那战场了。
在印支战场上，原子武器对沙朗来说实在是远水不解近渴。为保西北不失，沙朗决心先以伞兵驰援。他从河内抽调了四个伞兵营在西北的那产空降。再加上急速收编在义路前线溃散的士兵，至1952年10月23日，法军在山萝、莱州的守卫兵力达到1万余人，据守黑水河西岸长300公里的狭长地带。
在“洛林计划”中涉水过河的法军
沙朗制订了“洛林计划”，调集红河三角洲地区的几乎全部机动兵力，组成三个步兵集群和一个炮兵集群，每个步兵集群都由三个步兵营、一个炮兵营和相应的后勤分队组成。此外，战场指挥员还掌握了一个伞兵集群。“洛林计划”动用的总兵力接近3万人，由法军越北地区司令戴·里那莱将军指挥。
“洛林计划”的要点是，法军做出向越军中央根据地太原进攻的声势，以精锐部队从塔西尼防线西端驰出，进入越军重要后勤基地安沛，切断正在西北的越军主力的粮食供应线。如果越军急促回防，法军则以逸待劳，争取进行大规模战役，大量杀伤越军。如果越军主力一时不回，只要法军确实切断了越军的粮食供应线，也足以使越军主力师再难向西北进军了。
1952年10月29日，“洛林计划”开始实施。法军第一集群在塔西尼防线西端越过红河，只遇到了越军小股部队的轻微抵抗。11月4日，这一路法军在红河北岸建立了三个桥头阵地。同一天，法军的第二集群在第一集群出发地东北十余公里处的越池完成集结，沿2号公路向北推进。由于天气恶劣，道路和桥梁被越军破坏，这支法军行进得很慢，直到11月7日才与先前出发的那支部队在富寿附近会师。
1952年11月9日，会合后的法军继续北进，空军和江河舰队也加入进来。一支坦克部队则从身后赶来，越过步兵冲到了最前头。当晚，法军占领府尹县城。由于这天法军的行动保持了很大的机动性，法军在府尹缴获了越军一个后方基地贮藏的军用物资，其中包括200吨弹药和两辆苏制卡车。“洛林计划”似乎旗开得胜。
接到后方的告急电报，武元甲和韦国清、梅嘉生看出了法军的战役企图。越、中双方将领认为，以法军发动“洛林计划”之仓促，以法军进军速度之迟缓，足以证明法军指挥官的决心是勉强的。法军仓促投入大规模行动，也必然带来严重的后勤补给问题。根据情报判断，法军既无力攻占太原，甚至也无力占领安沛。
这时，梅嘉生代表军事顾问团向中共中央军委报告了越、中双方的决定：不为法军的动向所迷惑，实施西北战役的决心不变，越军只抽回一部分兵力去与进犯的法军纠缠，主力继续留在西北作战。
中共中央军委于1952年11月11日致电军事顾问团，同意他们的计划。
由于越军主力没有出现在向西北推进的法军周围，沙朗命令法军于11月13日继续北进。这天下午，法军来到了接近宣光城下的157号和13A号公路的交会处，突然兵分两路，一路顺13A号公路折向西，朝安沛方向而去，其余兵力接着向北徐进。这下子，连法军指挥官自己也知道战役意图暴露无遗。因为要想拉回越军，本来是应该全力向安沛挺进的。
这天，法军走出20余公里后遭到越军第316师第176团的顽强阻击。法军生怕孤军深入被围歼，立即停了下来。行动缓慢的法军失去了所有战机支援，也失去了下一步进攻的目标，后勤供应线也因为拉得太长而接济不上了。这时，越军准备向空虚的红河三角洲进攻的消息传来，搅得沙朗心神不定。狐疑了半天之后，沙朗不得不于11月14日命令实施“洛林计划”的法军停止前进，撤回红河三角洲地区。
1952年11月15日，法军开始回撤。撤退比前进困难多了，法军已经前出塔西尼防线150公里，3万军队分散在漫长的公路线上，他们往回走时，公路两边大都山势起伏，丛林密布，零星的越南游击队不时从密林中冒出来打上几枪，转眼之间又消失得无影无踪。有时候，越方的袭击还变得十分猛烈，原来是第316师的第176团参加了这一路追打。同时，越军第246团也赶到富寿地区，从侧后袭扰法军。接着，越军第308师抽出第36团返回富寿，使越军在这一地区的总兵力也达一个整师之多。
法军的半履带式车辆遭遇越南游击队的袭击
1952年11月17日清晨，从西北赶回的越军第36团在2号公路上的占农峡谷设伏。待法军前锋自北而来，接近峡谷南端终点的时候，越军直瞄火炮突然开火，当即击毁一辆坦克和数辆汽车，封住了峡谷。紧接着，埋伏在灌木丛中的越南步兵开火了，法军被打得乱成一团。时近中午，空军赶来助战，法军才组织起反击。越军在临时构筑的野战工事中顽强应战，战斗最激烈的几个阵地上发生了刺刀白刃战。战至当天下午，越军主动撤出战斗。
在这场伏击战中，法军被歼400余人，被摧毁军车44辆，其中包括十多辆坦克和装甲车。
法军败退了，越军的三个团一直追到塔西尼防线的西端才收住了脚。
在整个“洛林计划”实施过程中，法军付出了1200人的伤亡，不论从哪个角度来看，“洛林计划”都是一场败仗。
就在“洛林计划”兵疲师老，企图打击越军后方的法军以后队为前队开始后撤时，武元甲和韦国清又要动手了。为了巩固与发展第一阶段作战的成果，彻底解除安沛、富寿受到的威胁，打开通向老挝的通道，武元甲和韦国清决定，集结于黑水河东岸的越军主力乘胜前进，渡江向西发展，扩大战果。于是，西北战役的第二阶段就此开始。
越军六个团从西南方向突入靠近老挝的木州地区，连克法军重要据点本花（11月18日）、孟陆（11月19日）、巴莱（11月19日）、木州（11月20日），兵锋指向山萝。法军西北防线全线崩溃，军心动摇，至11月22日，原在山萝、木州地区未被歼灭的法军都龟缩到山萝以南约20公里的山间盆地那产。
在越军作战方向的北面，根据总部命令，第312师以一个团加上第148独立团的一个营，组成战役迂回部队，由平江指挥，渡过黑水河后插向莱州和山萝之间地区，于1952年11月17日占领伦州，11月20日占领巡教，11月21日占领顺州，最后于11月22日粉碎了法军的轻微抵抗后占领山萝。越军一路长驱，法军一触即溃，通向老挝的重要公路——第41号公路——被越军切断。
在越军攻击顺州的时候，一股从奠边府赶来的法军落入了越军的包围，一名法军上尉束手就擒。这位俘虏供述：“现在奠边府兵力空虚，能够作战的两个连欧非籍士兵都被我带到这里来了，奠边府只剩下在一个中尉指挥下的200余名泰族士兵。”
法军的奠边府防御出现漏洞，又一个机会落到越军手里。山萝得手后，越军以一个营向奠边府进军。
1952年11月30日，越军第542营的战士经过两天两夜跋涉后抵达奠边府盆地边缘。上午8时，疾进的越军与法军交战。枪声响过，越军的迫击炮跟着轰击，脆弱的法国雇佣军听得炮响四散而逃，奔入山林。
几乎是兵不血刃，越军占领奠边府。