Cuối năm 1971 đầu năm 1972, những thắng lợi có ý nghĩa chiến lược của quân và dân ba nước Đông Dương đã làm thay đổi cục diện chiến trường có lợi cho Cách mạng, từng bước đánh bại chiến lược “Việt Nam hóa chiến tranh” của Mĩ. Quân đội Sài Gòn tuy số lượng còn đông (khoảng hơn 1 triệu quân) và được Mĩ tăng cường viện trợ vũ khí, trang bị, nhưng sức chiến đấu giảm sút trầm trọng, khó đảm nhiệm được vai trò là lực lượng nòng cốt trên chiến trường khi quân Mĩ đang tìm cách rút khỏi cuộc chiến. Tuy nhiên, dựa vào tiềm lực quân sự mạnh, Mĩ vẫn tìm cách nâng cao sức chiến đấu cho Quân đội Sài Gòn, tiếp tục thực hiện chiến lược “Việt Nam hóa chiến tranh”, đẩy mạnh các hoạt động “bình định” và tiến công quân sự trên chiến trường, nhằm tạo điều kiện cho Mĩ rút quân về nước và giành lợi thế trong đàm phán tại Hội nghị Pari, xoa dịu phong trào chống chiến tranh của nhân dân Mĩ, chuẩn bị cho hoạt động tranh cử của Nichxơn trong cuộc bầu cử Tổng thống cuối năm 1972 ở Mĩ.
Trước âm mưu của địch, tháng 8.1971, Bộ Chính trị ra nghị quyết mở cuộc tiến công chiến lược năm 1972 trên các chiến trường miền Đông Nam Bộ (hướng số 1), Tây Nguyên (hướng số 2) và Trị -Thiên (hướng phối hợp quan trọng). Tuy nhiên, trước diễn biến tình hình chiến trường cuối tháng 2.1972, do địch đã chú ý tăng cường lực lượng đối phó tại Tây Nguyên và Đông Nam Bộ, trong khi công tác chuẩn bị cơ sở vật chất của ta ở đây chưa đáp ứng được yêu cầu, ngày 11.3.1972, Thường vụ Quân ủy Trung ương đã quyết định điều chỉnh kế hoạch tiến công chiến lược năm 1972, chuyển hướng tiến công chủ yếu sang chiến trường Trị - Thiên. Trên cơ sở quyết định trên, Đảng ủy và Bộ tư lệnh Chiến dịch Trị Thiên được thành lập (bao gồm cả Đảng ủy và Bộ tư lệnh Mặt trận Đường 9 - bắc Quảng Trị); Tư lệnh, Thiếu tướng Lê Trọng Tấn; Chính ủy kiêm Bí thư Đảng ủy Chiến dịch: Thiếu tướng Lê Quang Đạo; các Phó tư lệnh: Cao Văn Khánh, Giáp Văn Cương, Doãn Tuế, Phạm Hồng Sơn, Lương Nhân, Nguyễn Anh Đệ. Thượng tướng, Tổng Tham mưu trưởng Văn Tiến Dũng được cử làm đại diện của Quân ủy Trung ương vào trực tiếp chỉ đạo chiến dịch.
Về phía địch, mặc dù phán đoán Trị - Thiên không phải là hướng tiến công chính của quân Giải phóng trong năm 1972, nhưng do nằm ở vị trí chiến lược đặc biệt quan trọng (nhất là Quảng Trị), là tuyến đầu trong hệ thống phòng thủ chiến lược nhằm ngăn chặn sự chi viện của Cách mạng miền Bắc cho Cách mạng miền Nam, chiến trường Trị - Thiên vẫn được Mĩ và Chính quyền Sài Gòn chú ý phòng giữ. Vào thời điểm tháng 3.1972, lực lượng Quân đội Sài Gòn ở Trị - Thiên có 2 sư đoàn bộ binh (1, 3), 2 lữ đoàn thủy quân lục chiến (147, 258), 3 thiết đoàn (20, 11, 17), 13 tiểu đoàn và 5 đại đội pháo binh, 4 tiểu đoàn và 94 đại đội bảo an, hơn 5 nghìn cảnh sát, trong đó tập trung các đơn vị chủ lực mạnh (gồm Sư đoàn Bộ binh 3, hai lữ đoàn thuỷ quân lục chiến 147 và 258, Thiết đoàn 17) cho hướng trọng điểm Quảng Trị. Tại đây, hệ thống phòng ngự của địch được tổ chức thành 3 tuyến (tuyến ngoài, tuyến giữa, tuyến trong) và 5 khu vực phòng thủ cấp trung đoàn, trong đó chỗ mạnh cơ bản của địch ở khu vực đường 9 - bắc Quảng Trị là hệ thống phòng ngự được xây dựng kiên cố, hoàn chỉnh, có hệ thống hoả lực mạnh bao gồm cả pháo binh, không quân và pháo hạm, có khả năng khống chế cả vùng rộng lớn hai bờ nam, bắc sông Bến Hải.
Căn cứ vào tình hình địch, ta trên chiến trường, Quân ủy Trung ương xác định nhiệm vụ chủ yếu của Chiến dịch Trị Thiên là tiêu diệt phần lớn lực lượng địch tại địa bàn, chủ yếu ở Quảng Trị (phấn đấu tiêu diệt 2 sư đoàn, đánh thiệt hại nặng 1 sư đoàn khác); phối hợp chặt chẽ tiến công quân sự và nổi dậy của quần chúng ở nông thôn đồng bằng, đẩy mạnh phong trào đô thị và công tác binh vận, đánh bại kế hoạch bình định của địch; giải phóng đất đai (nếu có điều kiện thì kiên quyết giải phóng toàn bộ hai tỉnh Quảng Trị, Thừa Thiên), thực hiện giam chân, thu hút và làm phân tán lực lượng địch, phối hợp với chiến trường toàn miền hoàn thành thắng lợi cuộc tiến công chiến lược năm 1972. Trên cơ sở nhiệm vụ được giao, ngày 16.3.1972, Bộ tư lệnh Chiến dịch triệu tập hội nghị bàn kế hoạch tác chiến, trong đó quán triệt phương châm chỉ đạo tác chiến là tranh thủ đánh ngoài công sự để tiêu diệt sinh lực và phương tiện chiến tranh của địch, tạo thời cơ đánh những trận quyết định tiêu diệt từng trung đoàn, lữ đoàn, phá vỡ tuyến phòng thủ của địch, nhanh chóng đột phá tung thâm không cho địch kịp đối phó; phát huy cao độ uy lực của mọi loại binh khí kĩ thuật hiện có, thực hiện đánh tập trung hiệp đồng binh chủng quy mô lớn, đồng thời coi trọng đánh vừa và đánh nhỏ, đánh sâu và hiểm bằng các lực lượng tinh nhuệ, kịp thời hỗ trợ nhân dân nổi dậy giành quyền làm chủ.
Về việc bố trí và sử dụng lực lượng, tại Quảng Trị (địa bàn tiến công chủ yếu) Bộ tư lệnh Chiến dịch chủ trương triển khai 4 hướng tiến công (bắc và tây - hướng chủ yếu, nam - hướng thứ yếu, đông - hướng vu hồi), với lực lượng sử dụng gồm 3 sư đoàn (304, 308, 324), 2 trung đoàn (48, 27) thuộc Sư đoàn 320B và 4 tiểu đoàn bộ binh (2, 3, 15 và 17) của Quân khu Trị - Thiên, Đoàn Đặc công hải quân 126 và 4 tiểu đoàn đặc công (33, 35, 31, 25), 7 trung đoàn và 6 đại đội pháo binh, 3 sư đoàn pháo phòng không (367, 365, 377), 2 trung đoàn tên lửa phòng không (275, 236), 7 tiểu đoàn và 10 đại đội pháo phòng không của các đơn vị bộ binh, pháo binh; 2 trung đoàn tăng thiết giáp (203, 202), 2 trung đoàn và 6 tiểu đoàn công binh độc lập, 4 đại đội hóa học. Ngoài ra, lực lượng vũ trang địa phương có 1 tiểu đoàn đặc công, 2 tiểu đoàn và 5 đại đội bộ binh, 8 đại đội biệt động của tỉnh Quảng Trị và 6 trung đội bộ đội địa phương các huyện Hướng Hóa, Hải Lăng, Triệu Phong cùng một số đơn vị pháo mang vác của huyện Vĩnh Linh (tỉnh Quảng Trị). Trên hướng Thừa Thiên, lực lượng tham gia có Trung đoàn Bộ binh 3 (Sư đoàn 324) và Trung đoàn Bộ binh 6 độc lập; 3 tiểu đoàn đặc công; 1 tiểu đoàn pháo Đ74 và 1 tiểu đoàn súng cối, 1 đại đội tên lửa chống tăng B72; 1 tiểu đoàn pháo phòng không 37 mm và 1 tiểu đoàn súng máy phòng không 14,5 mm; 1 tiểu đoàn tăng thiết giáp; Trung đoàn Công binh 414 và 2 tiểu đoàn công binh độc lập; 1 tiểu đoàn thông tin. Ngoài ra, lực lượng vũ trang địa phương có 5 tiểu đoàn bộ binh, 2 đại đội đặc công của tỉnh Thừa Thiên và 10 đại đội bộ đội địa phương các huyện.
Thực hiện kế hoạch tác chiến, từ giữa tháng 3.1972 cùng với các hoạt động trinh sát kĩ thuật, bám nắm tình hình địch, bảo đảm hậu cần, gấp rút mở mới và hoàn chỉnh hệ thống đường cơ động chiến dịch, các đơn vị được lệnh hành quân vào vị trí tập kết và nhanh chóng bổ sung đầy đủ vật chất, trang bị chiến đấu. Bên cạnh đó, để thực hiện kế hoạch nghi binh lừa địch, Bộ tư lệnh Chiến dịch chỉ đạo Tỉnh đội Quảng Trị tiến hành một số trận đánh cài thế ở hướng nam và hướng đông, yêu cầu các đơn vị chỉ sử dụng hệ thống liên lạc thông tin hữu tuyến tại chỗ, đồng thời lệnh cho các tổ đài vô tuyến điện của Sư đoàn 304 tiếp tục bí mật di chuyển vào Tây Nguyên và thường xuyên phát đi những chỉ thị, mệnh lệnh giả làm nhiễu loạn thông tin của địch. Do làm tốt công tác giữ bí mật và nghi binh chiến dịch, đến cuối tháng 3.1972 khi các binh đoàn chủ lực của ta đã hoàn thành việc cài thế và sẵn sàng nổ súng tiến công, nhưng quân địch vẫn chưa xác định rõ hướng tiến công chính của ta trong cuộc tiến công chiến lược năm 1972. Diễn biến chiến dịch gồm 3 đợt.
Đợt 1 (30.3-9.4), phá vỡ tuyến phòng thủ vòng ngoài của địch, giải phóng hai huyện Gio Linh, Cam Lộ thuộc tỉnh Quảng Trị. 10 giờ ngày 30.3.1972, lợi dụng địch sơ hở khi thay quân, Tiểu đoàn 2 (Trung đoàn 27) bất ngờ nổ súng diệt gọn Tiểu đoàn 2 (Trung đoàn 56) của địch tại khu vực bình độ 322 và 288, tạo thuận lợi cho việc triển khai đánh chiếm cứ điểm 544 và Đồi Tròn. Nắm bắt thời cơ, 11 giờ 30 phút ngày 30.3.1972, Sở chỉ huy Chiến dịch phát lệnh tiến công trên toàn mặt trận (sớm khoảng 4 giờ so với kế hoạch). Mở đầu, lực lượng pháo binh chiến dịch cùng lúc bắn phá hầu hết căn cứ địch ở phía nam và bắc đường 9 (điểm cao 241, Mai Lộc, miếu Bái Sơn, Quán Ngang, Đông Hà, Cồn Tiên, Dốc Miếu), chi viện hiệu quả cho bộ binh tiến công.
Trên hướng bắc, Trung đoàn Bộ binh 27 nhanh chóng đánh chiếm điểm cao 544, phát triển tiến công làm chủ căn cứ Đồi Tròn lúc 10 giờ ngày 31.3. Trong khi đó, Trung đoàn 48 sau khi diệt địch ở khu vực Quất Xá, cầu Đuồi nhanh chóng chuyển sang bao vây Cam Lộ và ngăn chặn địch trên đường 9. Trưa 31.3, địch điều 2 tiểu đoàn thuộc Trung đoàn 56 và Thiết đoàn 11 đến giải toả, nhưng bị Tiểu đoàn 15 và một số đơn vị có hoả lực tăng cường của ta đánh thiệt hại nặng ở khu vực cầu Thiện Xuân, buộc phải dừng lại chờ tăng viện. Trên hướng Cồn Tiên và miếu Bái Sơn, Tiểu đoàn 31 tổ chức đánh địch cơ động ở vòng ngoài, phối hợp với lực lượng vũ trang địa phương vây hãm căn cứ Cồn Tiên, đến chiều 30.3 buộc số địch ở đây phải bỏ căn cứ về miếu Bái Sơn, mở đầu cho cuộc rút chạy trên tuyến phòng thủ vòng ngoài.
Trên hướng tây bắc (hướng chủ yếu), tận dụng thời cơ quân địch đang hoảng loạn bởi đòn hoả lực pháo binh ta, trong các ngày 30 và 31.3, Trung đoàn 9 (Sư đoàn 304) sử dụng Tiểu đoàn 2 tổ chức tiến công diệt gọn quân địch ở điểm cao 252 và làm chủ căn cứ Đầu Mầu, tạo điều kiện thuận lợi cho việc triển khai lực lượng bao vây tiêu diệt quân địch ở núi Kiếm và Sở chỉ huy Trung đoàn 56 của địch ở cứ điểm 241. Trong khi hướng tiến công của Trung đoàn 9 tiến triển thuận lợi, thì hướng tiến công của Trung đoàn 66 (Sư đoàn 304) tại Động Toàn lại gặp nhiều khó khăn, do lực lượng địch ở đây dựa vào hệ thống phòng thủ kiên cố được xây dựng trên ba mỏm núi cao có địa hình hiểm trở tổ chức chống trả quyết liệt. Tuy nhiên, với tinh thần kiên quyết tiến công, đồng thời được hoả lực sư đoàn tăng cường chi viện, sau ba ngày chiến đấu, Trung đoàn 66 đã hoàn thành nhiệm vụ đánh chiếm cứ điểm Động Toàn, tiêu diệt phần lớn lực lượng cùng Ban chỉ huy Tiểu đoàn 4 thuộc Lữ đoàn Thuỷ quân lục chiến 147 của địch, tạo điều kiện cho đơn vị tiếp tục phát triển tiến công vào Mai Lộc. Cùng thời gian, Tiểu đoàn Đặc công 19 (Sư đoàn 304) bằng cách vây chặt, tiến công nhanh, cũng kịp thời đánh chiếm cứ điểm Ba Hồ, tiêu diệt Tiểu đoàn 1 thuộc Lữ đoàn Thuỷ quân lục chiến 147 của địch.
Trên hướng đông (hướng thứ yếu), Đoàn Đặc công hải quân 126 táo bạo tiến công Duyên đoàn 11 của địch, khoá chặt quân cảng Cửa Việt, không cho địch ở biển vào cũng như từ Đông Hà ra. Tại căn cứ Dốc Miếu, do bị pháo kích thiệt hại nặng nề và đứng trước nguy cơ bị bao vây tiêu diệt, sáng ngày 1.4 lực lượng địch ở đây cùng với số quân ở Dốc Sỏi hoảng sợ rút chạy về Quán Ngang. Tận dụng cơ hội, Tiểu đoàn 17 Vĩnh Linh phối hợp với bộ đội đặc công và du kích địa phương mở rộng tiến công tiêu diệt lực lượng bảo an, dân vệ của địch ở các thôn ấp, giải phóng quận lị Gio Linh, khu tập trung Bến Ngự, Mai Xá Thị, Hà Thượng, Xuân Khánh, kịp thời hỗ trợ nhân dân các xã Gio Hà, Gio Lễ, Gio Mĩ và khu tập trung Quán Ngang nổi dậy diệt ác phá kìm, giành quyền làm chủ.
Trên hướng nam, ngay từ đêm 29 rạng 30.3 Trung đoàn 1 (Sư đoàn 324) cùng các đơn vị phối thuộc đã triển khai chiếm lĩnh trận địa, hình thành thế bao vây điểm cao 365 do Tiểu đoàn 8 thuộc Lữ đoàn Thuỷ quân lục chiến 147 Quân đội Sài Gòn đóng giữ. Sau khi có lệnh nổ súng, bộ đội ta từ nhiều hướng xung phong đánh chiếm mục tiêu, lần lượt tiêu diệt các ổ đề kháng của địch, đến 18 giờ ngày 30.3 làm chủ hoàn toàn trận địa, buộc quân địch ở điểm cao 367 rút chạy về căn cứ Phượng Hoàng.
Nắm bắt tinh thần binh lính địch đang dao động mạnh trước đòn tiến công mãnh liệt của ta, ngày 2.4, Bộ tư lệnh Chiến dịch lệnh cho các đơn vị nhanh chóng phát triển tiến công đập tan tuyến phòng thủ vòng ngoài của địch. Trên hướng bắc, Trung đoàn 48 sử dụng 2 tiểu đoàn đánh thiệt hại nặng Thiết đoàn 20 của địch lên giải toả Cam Lộ, đồng thời phối hợp với đơn vị bạn bao vây tiêu diệt cụm địch ở đông bắc chi khu quân sự Cam Lộ, cắt đứt đường 9, buộc quận trưởng Cam Lộ cùng lực lượng còn lại của địch rút chạy. Trong khi đó, Trung đoàn 24 ở hướng tây bắc tiếp tục vây hãm cứ điểm 241, buộc Trung đoàn 56 của địch gồm toàn bộ Ban chỉ huy, cơ quan tham mưu trung đoàn cùng 1 tiểu đoàn bộ binh và các đại đội trực thuộc phải ra hàng. Phối hợp với đòn tiến công của bộ đội chủ lực ở vòng ngoài, bộ đội địa phương và các tổ công tác vũ trang tỉnh Quảng Trị bí mật luồn sâu tập kích một số mục tiêu ở Đông Hà, Ái Tử, thị xã Quảng Trị, đồng thời lực lượng vũ trang địa phương các huyện Gio Linh, Cam Lộ đồng loạt tiến công nhiều vị trí địch, phát động nhân dân nổi dậy diệt ác phá kìm, phá các khu tập trung đưa dân trở về làng cũ.
Trước tình hình tuyến phòng thủ vòng ngoài ở Quảng Trị bị phá vỡ, ngày 2.4, Tổng thống Nguyễn Văn Thiệu phải trực tiếp ra Huế thị sát và chỉ thị cho Bộ Tổng tham mưu Quân đội Sài Gòn gấp rút tăng viện cho mặt trận Quảng Trị. Ngày 4.4, điều Lữ đoàn Thủy quân lục chiến 369 từ Sài Gòn ra Mĩ Chánh; ngày 5.4 điều động tiếp 3 liên đoàn biệt động quân (4, 5, 6) từ các quân khu 2, 4 ra Đông Hà, Quàng Trị. Cùng với việc tăng cường lực lượng và tập trung tối đa hoả lực không quân (kể cả máy bay chiến lược B-52), pháo hạm nhằm ngăn chặn các cuộc tiến công của ta, địch cũng tổ chức lại các cụm phòng ngự Đông Hà, Ái Tử, La Vang - Quảng Trị, đồng thời tận dụng các điểm cao còn lại ở phía tây Quảng Trị tổ chức thành tuyến phòng thủ liên hoàn, hỗn hợp bộ binh với xe tăng, thực hiện cách đánh phân tán nhỏ, di chuyển nhanh để tránh hoả lực và tránh bị tiêu diệt lớn. Đặc biệt, để gây sức ép đối với quân và dân ta, ngăn chặn sự chi viện của miền Bắc cho miền Nam, ngày 6.4.1972, Tổng thống Mĩ Nichxơn quyết định phát động trở lại cuộc chiến tranh phá hoại bằng không quân và hải quân ra miền Bắc, mở rộng chiến tranh xâm lược trên phạm vi cả nước.
Trong khi địch tăng cường lực lượng và biện pháp đối phó, ngày 6.4, Bộ tư lệnh Chiến dịch quyết định dồn sức tiến công vào khu trung tâm phòng ngự mới của địch, với ý định không cho địch kịp củng cố thế trận và tổ chức phản kích. Thực hiện quyết định trên, 5 giờ ngày 9.4 các đơn vị được lệnh nổ súng tiến công vào cụm căn cứ Đông Hà - Ái Tử - La Vang sau khi hoả lực pháo binh bắn phá mãnh liệt các vị trí địch. Tại Đông Hà, các trung đoàn 36 và 102 của Sư đoàn 308, có xe tăng, thiết giáp yểm trợ tổ chức đột phá khu vực từ chùa Tám Mái (tây bắc Đông Hà) đến điểm cao 32 qua động Quai Vạc, chiếm được một số mỏm đồi phía bắc và phía tây, nhưng sau đó nhiều lần bị địch phản kích đẩy lui. Trung đoàn 36 phải điều thêm lực lượng xe tăng dự bị từ phía sau lên hỗ trợ giữ trận địa, nhưng cũng không giải quyết được, bị hoả lực chống tăng và xe tăng địch bố trí trong công sự bắn cháy 3 chiếc.
Tại khu vực tây bắc Ái Tử, Trung đoàn 24 (Sư đoàn 304) bằng cách đánh hiệp đồng binh chủng, chiếm được căn cứ Phượng Hoàng, nhưng bị địch tăng cường lực lượng phản kích đẩy lui (đến 17 giờ ngày 10.4 sau hai lần đột phá quyết liệt, đơn vị mới chiếm lại được căn cứ). Trên hướng đông, các tiểu đoàn đặc công 19, 25 và Tiểu đoàn 47 bộ đội địa phương Vĩnh Linh bí mật vượt Cửa Việt luồn sâu tiến công địch ở một số xã phía bắc huyện Triệu Phong, nhưng bị lực lượng bảo an, dân vệ và một số đơn vị chủ lực Quân đội Sài Gòn chống trả quyết liệt gây nhiều tổn thất, phải rút sang phía bắc sông Thạch Hãn để củng cố. Kết quả sau 2 ngày tiến công vào tuyến phòng thủ Đông Hà - Ái Tử - La Vang, do chủ quan nóng vội, không đánh giá đầy đủ lực lượng, khả năng và sự thay đổi thủ đoạn phòng ngự của địch (đặc biệt là chiến thuật “phòng ngự di động”, “vỏ thép dày” của bộ binh và xe tăng, trong đó xe tăng là lực lượng nòng cốt), nhìn chung các đơn vị đều không hoàn thành nhiệm vụ được giao, bị tổn thất. Trước tình hình đó, Bộ tư lệnh Chiến dịch quyết định tạm ngừng tiến công để tổ chức rút kinh nghiệm, củng cố lực lượng chuẩn bị cho tiến công đợt 2.
Đợt 2 (26.4-2.5), tiêu diệt tập đoàn phòng ngự của địch ở Đông Hà, Ái Tử, La Vang, giải phóng tỉnh Quảng Trị. Sau khi chỉ đạo các đơn vị tổ chức rút kinh nghiệm, Bộ tư lệnh Chiến dịch đã kịp thời tìm giải pháp khắc phục, đặc biệt là tập trung vào vấn đề xây dựng cách đánh hiệu quả, thực hiện quyết tâm đập tan tuyến phòng thủ Đông Hà - Ái Tử - La Vang của địch. Để bảo đảm chắc thắng và tạo điều kiện cho các đơn vị có thời gian củng cố lực lượng và thống nhất cách đánh theo phương án tác chiến mới, Bộ tư lệnh Chiến dịch quyết định mở đợt hoạt động tạo thế, thực hiện đánh nhỏ, cắt giao thông trên quốc lộ 1 nhằm tiêu hao sinh lực, phá thế chuẩn bị của địch, giữ vững vị trí đứng chân của ta.
Từ 10 đến 25.4 trên hướng Đông Hà, các đơn vị của Sư đoàn 308 liên tục tiến hành các trận phục kích và tiến công địch tại làng Tây Trì và các điểm cao 30, 28, 25, 32, tạo bàn đạp ở khu vực tây nam Đông Hà và cầu Lai Phước; trên hướng Ái Tử, Trung đoàn 9 (Sư đoàn 304) tổ chức một số trận đánh vào An Đông, Nhan Biều và áp sát cầu Quảng Trị, thực hiện ý định vừa kéo địch ra để tiêu diệt, vừa làm nhiệm vụ chia cắt chiến dịch. Sau nửa tháng hoạt động tạo thế, bên cạnh thành tích tiêu diệt sinh lực địch, ta đã tìm ra cách đánh phù hợp chống chiến thuật co cụm cứng bằng xe tăng, thiết giáp của địch; thực hiện quyết tâm đập tan tuyến phòng thủ Đông Hà - Ái Tử - La Vang không phải bằng một đòn, mà phải bằng nhiều đòn liên tục, làm rạn vỡ từng đoạn, tiến tới đập tan hoàn toàn bằng đòn đánh quyết định. Đặc biệt, loại vũ khí chống tăng B72 lần đầu tiên được ta sử dụng hiệu quả trên chiến trường Quảng Trị, góp phần tiêu diệt nhiều xe tăng và hoả điểm của địch (trong trận đánh ngày 23.4 của các Khẩu đội B72, Lục Vĩnh Tưởng và Lê Văn Trung bắn cháy 14 xe tăng, thiết giáp địch). Phối hợp với hướng chính Quảng Trị, các đơn vị chủ lực và địa phương Thừa Thiên cũng liên tục tiến công địch ở Cù Mông, điểm cao 620 và khu vực đường 12, đánh thiệt nặng 2 tiểu đoàn bộ binh và 1 chi đoàn thiết giáp, buộc địch phải rút bỏ căn cứ Tà Lương về Động Tranh, góp phần thu hút lực lượng địch ở phía tây Huế, tạo điều kiện cho hoạt động chiến dịch tiến triển thuận lợi.
Việc bố trí và sử dụng lực lượng của địch ở Quảng Trị về cơ bản không thay đổi nhiều so với thời gian nửa đầu tháng 4.1972. Tại đây, địch tổ chức lực lượng thành ba cụm phòng ngự mạnh, trong đó cụm Đông Hà - Lai Phước do Trung đoàn Bộ binh 57 (Sư đoàn 3), cùng với 2 liên đoàn biệt động quân (4, 5) và 2 thiết đoàn (17, 20) đóng giữ, thực hiện nhiệm vụ đẩy lùi hoạt động của quân Giải phóng ra khỏi khu vực Đông Hà, thu hồi những vùng đất đã mất; cụm căn cứ Ái Tử do Trung đoàn 2 (Sư đoàn 3), Lữ đoàn Thuỷ quân lục chiến 147 và Thiết đoàn 11 đóng giữ, làm nhiệm vụ phối hợp với hướng chủ yếu Đông Hà bảo vệ các vị trí tiền đồn phía đông căn cứ Phượng Hoàng và nam Tân Vĩnh, ngăn chặn hướng tiến công từ phía tây xuống và từ phía đông sông Thạch Hãn lên; cụm La Vang - thị xã Quảng Trị do Lữ đoàn Thủy quân lục chiến 369 và Liên đoàn Biệt động quân 1 cùng 2 chi đoàn thiết giáp, 2 trận địa pháo binh hỗn hợp chiếm giữ, đảm nhiệm việc ngăn chặn các đợt tiến công bên sườn của quân Giải phóng vào khu vực phía tây thị xã Quảng Trị. Toàn bộ lực lượng địch ở Quảng Trị đặt dưới sự chỉ huy của Chuẩn tướng Vũ Văn Giai, Tư lệnh Sư đoàn 3.
Căn cứ vào tương quan so sánh lực lượng và tình hình chiến trường, Bộ tư lệnh Chiến dịch xác định quyết tâm tác chiến là tập trung lực lượng tiêu diệt các cụm địch ở Đông Hà, Ái Tử, La Vang, hỗ trợ nhân dân các huyện Triệu Phong, Hải Lăng nổi dậy diệt ác, phá kìm, giành quyền làm chủ, giải phóng thị xã Quảng Trị, nắm thời cơ phát triển giải phóng Thừa Thiên. Chiều 26.4, sau khi hoàn tất công tác chuẩn bị, các đơn vị nhanh chóng vào tuyến xuất phát triển khai trận địa chiến đấu. 5 giờ 30 phút ngày 27.4, các loại hoả lực pháo binh ta cùng lúc bắn phá toàn bộ các vị trí và căn cứ địch từ Đông Hà đến thị xã Quảng Trị (bắn vào Đông Hà 3.500 viên đạn, Ái Tử 2.500 viên, Lai Phước 3 nghìn viên, La Vang và thị xã Quảng Trị hơn 5 nghìn viên). Sau khoảng nửa giờ chế áp của hoả lực pháo binh làm tê liệt hầu hết các trận địa pháo và Sở chỉ huy của địch, các đơn vị bộ binh và xe tăng ta trên các hướng đồng loạt đánh chiếm mục tiêu theo nhiệm vụ phân công.
Hướng Đông Hà - Lai Phước (hướng tiến công chủ yếu) do Sư đoàn 308 đảm nhiệm, các đơn vị của Trung đoàn 88 có xe tăng đi cùng nhanh chóng đánh chiếm và chốt giữ các vị trí ngoại vi phía tây thị trấn Đông Hà, đẩy lui các đợt phản kích của bộ binh và xe tăng địch, giữ vững bàn đạp tiến công. 9 giờ ngày 27.4, Sư đoàn làm chủ các điểm cao 35, 24, 37 và đưa lực lượng bộ binh cơ giới thọc sâu bao vây Sở chỉ huy Trung đoàn 57 của địch ở khu vực Đại Áng, Trung Chỉ. Trung đoàn 102 sau khi tiêu diệt địch ở đồi Vuông, bằng cách đánh bao vây áp sát, lần lượt đánh chiếm các điểm cao 26, 23, 32, nhưng bị địch ở điểm cao 28 chống cự quyết liệt, không thực hiện được ý định chốt chặn cầu Lai Phước. Sáng 28.4, Bộ tư lệnh Sư đoàn 308 quyết định tập trung toàn bộ lực lượng đồng loạt tiến công, không để địch kịp tiếp ứng cho nhau. Trung đoàn 102 sau khi điều chỉnh đội hình và được sự chi viện kịp thời của hoả lực pháo binh, nhanh chóng tổ chức các mũi đột kích gồm bộ binh và xe tăng liên tục mở các đợt tiến công, đập tan sự chống cự và phản kích của địch, đánh chiếm và phá sập cầu Lai Phước. Trung đoàn 88 với sự chi viện đắc lực của xe tăng đánh chiếm Trung Chỉ, Đại Áng, đồng thời Trung đoàn 36 từ hướng bắc theo quốc lộ 1 bất ngờ thọc sâu vào thị trấn Đông Hà, phối hợp với Tiểu đoàn Đặc công 33 đánh chiếm sân bay Đông Hà. Trước sức tiến công mãnh liệt của ta, đến 15 giờ 30 phút ngày 28.4, lực lượng địch còn lại ở Đông Hà rút chạy về thị xã Quảng Trị; thị trấn Đông Hà được hoàn toàn giải phóng.
Trên hướng Ái Tử do Sư đoàn 304 đảm nhiệm, rạng sáng 28.4 Trung đoàn 24 tổ chức tiến công các vị trí vòng ngoài phía tây căn cứ Ái Tử, dùng cách đánh nhử làm cho xe tăng địch lộ diện để tiêu diệt, sau đó kết hợp bộ binh và xe tăng tiến công tiêu diệt Lữ đoàn Thuỷ quân lục chiến 258. Trong khi đó, Trung đoàn 9 sau khi tiêu diệt một bộ phận Trung đoàn 2 của địch và đánh chiếm đoạn quốc lộ 1 phía nam Ái Tử, đã nhanh chóng hình thành mũi đột phá đánh lên từ phía nam kịp thời hỗ trợ cho Trung đoàn 24. Bộ tư lệnh Chiến dịch quyết định tăng cường Trung đoàn 48 (Sư đoàn 320B) cho Sư đoàn 304, sau khi tiêu diệt căn cứ Tân Vĩnh (27.4) cũng triển khai một mũi từ phía bắc đánh xuống sân bay Ái Tử. Mặc dù quân địch dựa vào công sự kiên cố chống trả quyết liệt, nhưng bằng cách đánh hiệp đồng binh chủng và sự phối hợp chặt chẽ giữa các đơn vị, đến 14 giờ ngày 30.4, Sư đoàn 304 đã hoàn toàn làm chủ căn cứ Ái Tử, buộc Chuẩn tướng Vũ Văn Giai cùng Sở chỉ huy Sư đoàn 3 và tàn quân địch rút chạy về thị xã Quảng Trị (xem thêm Trận Ái Tử, 28.4 1.5.1972).
Trên hướng La Vang - Quảng Trị, ngày 28.4, Trung đoàn 66 (Sư đoàn 304) làm nhiệm vụ thọc sâu đánh chiếm khu vực phía nam cầu Quảng Trị và tổ chức đánh địch giải toả quốc lộ 1, tạo thế uy hiếp thị xã Quảng Trị, đồng thời chốt chặn đường rút của quân địch ở Đông Hà, Ái Tử và phát triển tiến công địch ở La Vang. Trung đoàn 27 (Sư đoàn 320B) cùng với Tiểu đoàn 47, Tiểu đoàn Xe tăng 3 (Lữ đoàn 202), Tiểu đoàn Pháo binh 75 và các lực lượng địa phương phối hợp tiến công đánh chiếm Long Quang, Thanh Hội, Vĩnh Hồ và các mục tiêu nằm dọc đồng bằng ven biển hai huyện Triệu Phong, Hải Lăng; hỗ trợ nhân dân nổi dậy phá hệ thống đồn bốt và ách kìm kẹp của địch, giải phóng khu tập trung Gia Đẳng và các xã Hải An, Hải Xuân, Hải Ba, Hải Thiện, sau đó lần lượt giải phóng các thôn ven biển Linh Chiểu, Mĩ Thuỷ, Phương Lang Đông, Phương Lang Tây và các chi khu quận lị Triệu Phong, Hải Lăng.
Trước tình hình tuyến phòng thủ Đông Hà - Ái Tử - La Vang bị phá vỡ và không còn khả năng giữ được thị xã Quảng Trị, Mĩ và Chính quyền Sài Gòn quyết định rút bỏ Quảng Trị để bảo toàn lực lượng. Phát hiện ý định của địch, Bộ tư lệnh Chiến dịch lệnh cho Sư đoàn 324 gấp rút điều chỉnh lại đội hình, thực hiện chia cắt chiến dịch, kiên quyết chặn đánh tiêu diệt quân địch rút chạy. Thực hiện nhiệm vụ được giao, trong các ngày 30.4 và 1.5, các đơn vị của Sư đoàn 324 được hoả lực pháo binh chi viện cùng lúc đánh chiếm các khu vực cầu Nhùng, Bến Đá, cầu Dài, đẩy lui hàng chục đợt phản kích, đồng thời liên tục tổ chức các trận tiến công, truy kích, tận dụng mọi cơ hội tiêu diệt địch trên chặng đường dài gần 30 km từ thị xã Quảng Trị đến cầu Mĩ Chánh, khiến quân địch rút chạy trong tình trạng hoảng loạn, phải bỏ lại toàn bộ xe pháo và bị tổn thất nặng nề. 18 giờ ngày 2.5.1972, tỉnh Quảng Trị hoàn toàn được giải phóng. Phối hợp với mặt trận Quảng Trị, lực lượng vũ trang Trị - Thiên đẩy mạnh tiến công các vị trí ở phía tây thành phố Huế (đường 12), ngày 28.4 buộc lực lượng địch chốt giữ Động Tranh và điểm cao 377 rút chạy; ngày 30.4 đánh thiệt hại nặng 2 tiểu đoàn thuộc Trung đoàn Bộ binh 54 lên tiếp ứng giải toả. Tại đồng bằng Thừa Thiên, lực lượng vũ trang địa phương được nhân dân giúp đỡ vây diệt chi khu Hương Trà, bức hàng yếu khu Nam Hoà, kịp thời hỗ trợ phong trào quần chúng nổi dậy diệt ác trừ gian, giành quyền làm chủ.
Đợt 3 (20-27.6), phát triển tiến công địch ở khu vực nam sông Mĩ Chánh. Ngay sau khi bị mất Quảng Trị, Tổng thống Nguyễn Văn Thiệu ra lệnh cách chức tướng Vũ Văn Giai, đưa tướng Ngô Quang Trưởng (Tư lệnh Quân khu 4) ra thay Hoàng Xuân Lãm làm Tư lệnh Quân khu 1, đồng thời điều Sư đoàn Dù và Sư đoàn Thuỷ quân lục chiến thuộc lực lượng cơ động chiến lược từ Sài Gòn và Đà Nẵng ra Huế, lập tuyến phòng thủ mới kéo dài từ nam sông Mĩ Chánh đến phía tây đường 12, nhằm ngăn chặn các cuộc tiến công của quân Giải phóng vào Huế, tạo bàn đạp phản kích tái chiếm lại Quảng Trị. Ngoài ra, Mĩ cũng lập cầu hàng không đặc biệt, cấp tốc viện trợ 80 xe tăng M48 cùng nhiều vũ khí, trang bị, đồng thời tăng cường gấp đôi số máy bay chiến lược B-52 và triển khai trở lại lực lượng không quân chiến thuật sẵn sàng chi viện cho cuộc phản kích của Quân đội Sài Gòn. Với việc tăng cường lực lượng như trên, khả năng phòng thủ của Quân đội Sài Gòn ở Thừa Thiên tại thời điểm tháng 5.1972 đã tăng lên đáng kể, ở hướng nam sông Mĩ Chánh địch tập trung bố trí Sư đoàn Dù và Sư đoàn Thuỷ quân lục chiến, Liên đoàn Biệt động quân, Trung đoàn Bộ binh 51 và phần lớn lực lượng pháo binh, tăng thiết giáp; hướng đường 12 bố trí Sư đoàn Bộ binh 1 và một số đơn vị pháo binh, xe tăng, thiết giáp.
Về phía ta, qua hơn một tháng tiến công, sức khoẻ bộ đội giảm sút, quân số và vũ khí, trang bị của các đơn vị hao hụt chưa kịp bổ sung. Địch được tăng cường lực lượng phòng thủ và chuẩn bị phản kích. Vì vậy, Bộ tư lệnh Chiến dịch đánh giá địch có ý định phản công lớn, khả năng chỉ có thể thực hiện vào mùa mưa; ta tuy khó khăn, nhưng vẫn đủ sức tận dụng thời cơ tiến công giải phóng Thừa Thiên. Bộ tư lệnh Chiến dịch quyết định tiếp tục thực hiện kế hoạch chiến dịch đã đề ra, tập trung mở cuộc tiến công đợt 3 vào giữa tháng 6.1972, nhằm tiêu diệt một bộ phận quan trọng sinh lực (phấn đấu diệt 3-4 lữ đoàn, trung đoàn) và phá thế phòng ngự của địch (từ nam sông Mĩ Chánh đến bắc sông Hương và từ Động Tranh đến tây sông Hương), giải phóng các huyện Phong Điền, Quảng Điền, Hương Điền, Hương Trà, tạo đà cho nhiệm vụ tiếp theo, củng cố vùng giải phóng Quảng Trị.
Để chuẩn bị cho tiến công đợt 3, lực lượng chiến dịch được Bộ tăng cường thêm Trung đoàn 18 (Sư đoàn 325) và Trung đoàn 64 (Sư đoàn 320B) cùng một số vật chất bảo đảm chiến đấu khác. Bộ tư lệnh Chiến dịch bố trí 2 sư đoàn bộ binh (304, 308) cùng một số đơn vị binh chủng kĩ thuật đảm nhiệm hướng tiến công chủ yếu, tiêu diệt cụm căn cứ Đồng Lâm, Phò Trạch, sau đó thọc sâu đánh chiếm chi khu An Lỗ, ngăn chặn địch phản kích từ Huế ra và từ Mĩ Chánh vào; Sư đoàn 324 cùng Trung đoàn 6 và lực lượng vũ trang địa phương thực hiện nhiệm vụ tiến công tuyến đường 12 và các căn cứ Động Tranh, Bình Điền, phá vỡ tuyến phòng thủ phía tây Huế; Trung đoàn 27 cùng các trung đoàn 18 và 64 mới được Bộ tăng cường đảm nhiệm tiến công hướng đông bắc quốc lộ 1 vào khu vực Lương Mai, Phong Lai, phá Tam Giang và các quận lị Hương Điền, Quảng Điền, đồng thời phối hợp với hướng chủ yếu hỗ trợ nhân dân nổi dậy làm chủ vùng đồng bằng ven biển.
Thực hiện mệnh lệnh tiến công, 19 giờ 30 phút ngày 20.6, lực lượng pháo binh chiến dịch đồng loạt bắn phá tuyến phòng thủ của địch ở nam sông Mĩ Chánh và đường 12. Trên hướng chủ yếu, Trung đoàn 88 (Sư đoàn 308) cùng các trung đoàn 9, 66 (Sư đoàn 304) có xe tăng yểm trợ tiến công khu vực phòng thủ của Sư đoàn Dù và Sư đoàn Thuỷ quân lục chiến ở nam sông Mĩ Chánh, đánh chiếm các điểm cao 102, 156, núi Đá Bạc, núi Cánh Dơi và một số mỏm đồi khu vực núi Cái Mương. Do hiệp đồng không chặt chẽ, thiếu sự phối hợp chung giữa các đơn vị, nên tốc độ tiến công chậm. Địch áp dụng chiến thuật di tản tránh đối đầu để bảo toàn lực lượng và bám giữ địa bàn. Ngày 22-24.6 quân địch ở Phò Trạch, Đồng Lâm tổ chức phản kích quyết liệt chiếm lại hầu hết các mục tiêu ở khu vực tây nam sông Mĩ Chánh.
Trên hướng đông, chiến sự nổ ra từ ngày 19.6 khi địch sử dụng 2 lữ đoàn thủy quân lục chiến (147, 369) có máy bay, pháo binh yểm trợ bất ngờ mở cuộc hành quân phản kích ra các khu vực Xuân Viên, Đông Dương, Thẩm Khê, Vân Luỹ, Hội Kì Phương, buộc các trung đoàn 27 và 18 của ta ở đây phải nổ súng sớm hơn thời gian dự kiến. Qua ba ngày chiến đấu ác liệt, mặc dù đẩy lui nhiều đợt tiến công, diệt được một số địch, nhưng ta cũng bị tổn thất, phải dừng lại củng cố. Những ngày sau đó, Trung đoàn 64 được lệnh vào thay Trung đoàn 18 tiếp tục chiến đấu, nhưng không ngăn được bước tiến của địch, buộc phải lui về phía sau. Trong khi đó ở hướng đường 12, công tác chuẩn bị và triển khai tác chiến của các đơn vị chậm, do mưa lớn, đường sá lầy lội, việc cơ động các cụm pháo binh lên phía trước và tiếp tế hậu cần gặp rất nhiều khó khăn, bị địch chủ động ngăn chặn từ xa, đến 25.6, các đơn vị của Sư đoàn 324 và Trung đoàn 6 mới bước vào chiến đấu (chậm 5 ngày so với kế hoạch), tiến công một số vị trí của địch ở Khe Thai, điểm cao 372, đèo Sun Na, nhưng không thành công. Sau một tuần tiến công đợt 3, hầu hết các đơn vị đều không thực hiện được kế hoạch đề ra, ta bị thương vong lớn, sức chiến đấu của bộ đội giảm sút, trong khi địch tăng cường sử dụng máy bay (có máy bay B-52), pháo hạm đánh phá ác liệt vào hậu phương chiến dịch của ta, đồng thời tập trung lực lượng chuẩn bị phản công lớn tái chiếm Quảng Trị. Trước tinh hình đó, đêm 27.6, Bộ tư lệnh Chiến dịch quyết định ngừng tiến công, chuyển phương thức tác chiến mới nhằm giữ vững vùng giải phóng, đánh bại nỗ lực phản kích tái chiếm Quảng Trị của địch.
Kết quả chung toàn chiến dịch, ta loại khỏi vòng chiến đấu hơn 27 nghìn quân địch (bắt 3.388), trong đó đánh thiệt hại nặng Sư đoàn Bộ binh 3, Lữ đoàn Thuỷ quân lục chiến 147, hai liên đoàn biệt động quân (4, 5), 4 thiết đoàn (11, 17, 18, 20) và một số đơn vị khác; thu và phá hủy 636 xe tăng và thiết giáp, 1.870 xe quân sự, 419 pháo các loại (có 73 pháo cỡ lớn); bắn rơi và phá hủy 340 máy bay; giải phóng hoàn toàn tỉnh Quảng Trị và 3 xã thuộc huyện Hương Điền, tỉnh Thừa Thiên.
Mặc dù chưa đạt được mục tiêu giải phóng Quảng Trị và Thừa Thiên - Huế, nhưng thắng lợi của chiến dịch mang ý nghĩa lớn, toàn diện và có ý nghĩa chiến lược, lần đầu tiên giải phóng hoàn toàn một tỉnh ở miền Nam, tiêu diệt một bộ phận quan trọng lực lượng chủ lực cơ động của địch. Thắng lợi của chiến dịch góp phần cùng với các hướng tiến công khác trong cuộc tiến công chiến lược năm 1972 tạo ra cục diện mới trên chiến trường có lợi cho ta, làm thất bại một bước căn bản chiến lược “Việt Nam hóa chiến tranh” của Mĩ, hỗ trợ tích cực cho đấu tranh ngoại giao, buộc Mĩ phải từng bước xuống thang và chấp nhận kí kết Hiệp định Pari, đơn phương rút quân về nước. Đây là thắng lợi của đường lối chiến tranh nhân dân và nghệ thuật quân sự Việt Nam đánh địch bằng hai lực lượng, ba thứ quân trên cả ba vùng chiến lược, kết hợp tiến công quân sự với đấu tranh chính trị, đấu tranh ngoại giao, đánh thắng địch từng bước, tạo điều kiện, thời cơ giành thắng lợi hoàn toàn.
Nguồn: Bách Khoa toàn thư Quân sự Việt Nam, Quyển 1: Lịch sử Quân sự (Nhà xuất bản Quân đội Nhân dân - năm 2015)