À la fin de 1953, le commandement français installe à Diên Biên Phu, dans le nord-ouest du Vietnam, un vaste camp retranché destiné à couper les routes du Viet Minh et à provoquer une bataille conventionnelle. Le calcul repose sur la supériorité supposée de l’artillerie et de l’aviation françaises. Giáp accepte le défi mais modifie les conditions du combat : des dizaines de milliers d’hommes transportent pièces d’artillerie, munitions et ravitaillement à travers un terrain montagneux que les Français croyaient difficilement praticable.
La bataille commence le 13 mars 1954. Les positions françaises sont progressivement isolées et écrasées par l’artillerie. Le 7 mai, le camp capitule. La défaite a une portée politique disproportionnée par rapport au seul nombre de combattants engagés : elle détruit l’idée qu’une victoire militaire française puisse encore imposer une solution durable. Elle intervient au moment même où s’ouvre la conférence de Genève.
Les accords signés en juillet 1954 mettent fin à la présence militaire française dans le nord du Vietnam. Le pays est provisoirement divisé au niveau du 17e parallèle entre la République démocratique du Vietnam de Hô Chi Minh au Nord et un Sud bientôt dirigé par Ngô Đình Diệm. Des élections générales sont prévues pour 1956, mais elles n’auront pas lieu. Le Laos et le Cambodge voient également leur indépendance reconnue. Genève clôt la guerre française sans régler la question vietnamienne. Au contraire, la division du pays et l’engagement croissant des États-Unis préparent une nouvelle phase de conflit. Le 17e parallèle est une ligne de démarcation militaire provisoire et non une frontière internationale destinée à devenir permanente. Les États-Unis et l’État du Vietnam ne signent pas la déclaration finale de Genève, ce qui fragilise dès l’origine le mécanisme électoral prévu pour 1956.