Chiến dịch Nguyễn Huệ ( từ 1-4-1972 đến19-1-1973) diễn ra trên không gian rộng bao gồm 4 tỉnh ở phía Bắc Sài Gòn: Bình Long, Phước Long, Tây Ninh và Bình Dương. Trong chiến dịch Nguyễn Huệ ta tiến hành hai trận then chốt: Trận then chốt mở đầu tiêu diệt cụm cứ điểm Lộc Ninh và trận then chốt tiếp theo là tiêu diệt cụm cứ điểm Bình Long. Nếu tiêu diệt được cụm cứ điểm Lộc Ninh, lập tức kéo theo sự sụp đổ toàn bộ khu vực phong ngự của địch ở phía Bắc đường 13, mở toang cửa tiến xuống phía Nam. Nếu tiêu diệt được cụm cứ điểm Bình Long sẽ phá vỡ toàn bộ hệ thống phòng ngự của địch trên đường 13 và uy hiếp Sài Gòn. Qua phân tích, đánh giá, Bộ Tư lệnh chiến dịch xác định chọn đường số 13 là hướng tiến công chủ yếu, nhằm tiêu diệt một bộ phận sinh lực địch trên hướng bắc Sài Gòn, giải phóng khu vực Bình Long, Phước Long và một số vùng đệm ở Tây Ninh và Bình Dương, tạo thế đứng chân đưa chủ lực Miền từ ngoài biên giới về Nam Bộ, phối hợp với hướng tiến công chủ yếu ở Trị Thiên trong năm 1972, thu hút và ghìm chân quân chủ lực Sài Gòn, tạo điều kiện cho nhân dân Đồng bằng sông Cửu Long nổi dậy đánh phá bình định.
Để công tác tổ chức được thuận lợi, Bộ chỉ huy Miền thành lập Bộ chỉ huy Đoàn 301, quy mô cấp binh đoàn chiến dịch để trực tiếp chỉ huy chiến dịch Nguyễn Huệ trên đường chủ yếu: Lộc Ninh-Bình Long- Đường 13.
Lực lượng tham gia chiến dịch gồm 3 sư đoàn (5, 7, 9), 4 trung đoàn bộ binh, 4 trung đoàn và 8 tiểu đoàn binh chủng. Lực lượng địa phương có 10 tiểu đoàn, 63 đại đội. Công tác bảo đảm cho chiến dịch phải chuẩn bị trong gần 6 tháng với một khối lượng công việc rất lớn: lực lượng công binh hậu cần chuẩn bị 47.500 tấn vật chất lương thực đảm bảo cả năm 1972.
Trên cơ sở quán triệt nghị quyết của Bộ Chính trị, Quân ủy Trung ương và Trung ương Cục miền Nam, Bộ Tư lệnh Miền xác định chiến dịch Nguyễn Huệ là chiến dịch tiến công trên hướng phối hợp quan trọng của cuộc tiến công chiến lược năm 1972. Ý định của Bộ Tư lệnh Miền là tập trung toàn bộ khối chủ lực Miền kết hợp với lực lượng vũ trang địa phương của chiến dịch tiến công trên khu vực Bình Long, Tây Ninh và Phước Long, nhằm tiêu diệt và làm tan rã một bộ phận quan trọng chủ lực thuộc Quân đoàn 3 và một bộ phận thuộc tổng trù bị ngụy; tiêu diệt và làm tan rã phần lớn lực lượng vũ trang địa phương và bộ máy kìm kẹp của địch; phá vỡ tuyến phòng thủ biên giới của địch ở phía tây bắc Sài Gòn, giải phóng những khu vực quan trọng, tạo bàn đạp tấn công vững chắc cho chủ lực uy hiếp Sài Gòn; thu hút, kìm chân và tiêu diệt địch, gây tác động quan trọng và tạo điều kiện thuận lợi mới cho phong trào Sài Gòn và xung quanh; hỗ trợ cho đánh phá bình định ở đồng bằng, rèn luyện và nâng cao trình độ tác chiến tập trung và tác chiến hiệp đồng binh chủng cho bộ đội.
Chiến dịch Nguyễn Huệ mở màn từ 1-4- 1972, phối hợp với chiến trường Trị Thiên và bắc Tây Nguyên. Quân chủ lực Miền bí mật chuyển từ biên giới về miền Nam, hình thành thế bao vây, thọc sâu, chia cắt, bất ngờ tiến công mãnh liệt và liên tục vào các khu vực phòng ngự trên đường 22 và đường 13, giành thắng lợi ở Sa Mát và đánh thắng giòn dã trận then chốt mở đầu chiến dịch ở Lộc Ninh, đập tan tuyến phòng ngự biên giới, đồng thời bao vây tiến công diệt đại bộ phận quân địch ở thị xã Bình Long, diệt và đánh thiệt hại nặng quân tiếp viện, cắt đứt hoàn toàn đường 13 (Bình Dương – Bình Long). Đặc biệt trận Lộc Ninh- một tiền đồn quan trọng của địch ở tuyến biên giới Việt Nam- Campuchia- lần đầu Bộ chỉ huy Miền huy động xe tăng đột phá tiến công hỗ trợ cho bộ binh tiêu diệt gọn chi khu Lộc Ninh, giải phóng một vùng rộng lớn.
Sau khi Lộc Ninh giải phóng, Bộ chỉ huy tiền phương Miền dời về Tà Thiết, xã Lộc Thành, huyện Lộc Ninh, tiếp tục chỉ đạo chiến dịch Nguyễn Huệ. Lộc Ninh với vị trí thuận lợi về nhiều mặt đã trở thành thủ của Chính phủ cách mạng lâm thời Cộng hòa miền Nam Việt Nam.
Chiến dịch giải phóng biên giới được mở ra ngay sau khi giải phóng Lộc Ninh, nhằm mở rộng biên giới từ đường 22 đến Côngpongchàm.
Riêng mặt trận Bình Long, trong lần đánh thứ nhất, không thành công do chưa đánh tốt. Đến giữa tháng 4-1972, địch tập trung cố thủ với 5 Lữ đoàn, lực lượng không quân chi viện tăng gấp nhiều lần, trong khi lực lượng ta bị thương vong, hao hụt. Tuy nhiên sau những cuộc bàn bạc căng thẳng, Bộ chỉ huy Miền chỉ thị ngưng cuộc tiến công vào thị xã, chuyển sang bao vây cô lập Hớn Quản. Ngày 14-2, địch đổ quân xuống núi gió, tăng quân cho tiểu khu Bình Long, tình huống đã trở nên phức tạp. Do đó mặc dù chuẩn bị kỹ hơn, huy động lực lượng lớn hơn, trận tấn công Bình Long lần thứ hai vẫn không thành công. Sau 4 ngày đột phá liên tục, ta chiếm được một phần thị xã, nhưng nhiều mũi đánh chệch hướng nên cuộc tiến công không phát triển được. Sức đột kích của các đơn vị nhanh chóng giảm sút, bị chững lại, mất chủ động. Nhiều xe tăng của ta bị địch phá hủy hoặc hư hỏng nặng.
Ngày 15-5-1972, ta kết thúc cuộc tấn công kéo dài 32 ngày vào thị xã Bình Long, đồng thời kết thúc đợt đầu chiến dịch Nguyễn Huệ.
Trong đợt 2 (từ ngày 16-5 đến 13-8), từ tiến công ta chuyển sang vây lỏng Bình Long, đồng thời chốt chặn đường 13. Trong gần 100 ngày đêm làm nhiệm vụ chốt chặn, sư đoàn 7 liên tục đánh phản kích đẩy lùi và đánh bại 2 cuộc tiến công quy mô lớn các đơn vị cấp sư đoàn, lữ đoàn dù và trung đoàn thiết giáp ngụy, gây thiệt hại năng cho địch… Địch không mở được đường 13 cho cơ giới lên tiếp tế, cuối cùng phải bỏ Bình Long rút về cố thủ tuyến Lai Khê (Bình Dương).
Trong đợt 3 (từ ngày 14-8 đến 10-9), trên tuyến biên giới, quân chủ lực Miền tiêu hao tiêu diệt từng bộ phận của sư đoàn 7 và một bộ phận quan trọng của quân ngụy Phnôm Pênh, đánh bại hoàn toàn cuộc hành quân Sorya 1 và 2 của chúng.
Từ ngày 1-10-1972, chiến dịch Nguyễn Huệ chuyển sang đánh bình định ở bắc Thủ Dầu Một và kéo dài đến ngày 19-1-1973 mới chính thức kết thúc.
Như vậy, trải qua hơn 10 tháng liên tục tiến công, ngày 19-1-1973, chiến dịch Nguyễn Huệ đã kết thúc thắng lợi. Thành công của chiến dịch đã làm thay đổi cục diện và so sánh lực lượng có lợi cho ta cả thế và lực. Từ chỗ bị lấn chiếm gần hết đất, hết dân, nằm trong thế bị động chống đỡ, ta chủ động chuyển sang tấn công đẩy lùi địch về sát thị xã, thị trấn, đập tan tuyến phòng thủ của địch từ vùng biên giới xuống vùng bắc Sài Gòn – Gia Định, tạo thế mới cho cách mạng miền Đông và đồng bằng sông Cửu Long. Hình thành nên một khu vực giải phóng rộng lớn trên hướng chiến lược xung yếu ở tây bắc Sài Gòn, làm thay đổi cục diện chiến trường miền Đông Nam Bộ, góp phần vào thắng lợi chung của cuộc tiến công chiến lược 1972.
Thắng lợi của chiến dịch Nguyễn Huệ là thành công của chủ trương chiến lược đúng đắn, kịp thời, táo bạo của Trung ương Đảng, là kết quả sự chỉ đạo tích cực, sâu sát, sáng tạo của Quân ủy Miền và Bộ Tư lệnh chiến dịch, tinh thần quyết chiến, quyết thắng cùng những nỗ lực chưa từng có của quân dân ta trên chiến trường miền Đông Nam Bộ. Cùng với thắng lợi đập tan tuyến phòng thủ Quảng Trị và uy hiếp Tây Nguyên, chiến dịch Nguyễn Huệ đã góp phần quan trọng làm cho chiến lược Việt Nam hóa chiến tranh của mỹ có nguy cơ phá sản… và bước vào thời kỳ suy sụp.
Về chỉ đạo chiến dịch Nguyễn Huệ, Bộ Tư lệnh Miền đã thực hiện thành công nghệ thuật nghi binh tạo thế khi mở màn chiến dịch, là nét nổi bật và thành công lớn. Do chọn đúng hướng đúng mục tiêu và khu vực tiến công chủ yếu chính xác, dùng cách đánh chiến dịch phù hợp với đặc điểm tình hình và khả năng tác chiến của bộ đội, nên chỉ trong thời gian ngắn đã đánh gục 3 chiến đoàn địch. Nghệ thuật chỉ đạo trong chiến dịch tấn công Nguyễn Huệ còn thể hiện ở sự vận dụng chiến thuật từ tấn công chuyển sang bao vây cắt tiếp tế của địch. Nếu ở trận tấn công thị xã Bình Long gặp khó khăn bế tắc về chiến thuật, đánh không dứt điểm và bị hao tổn lực lượng thì ở khu vực Tàu Ô, đã sáng tạo được lối đánh mới, chốt chặn kết hợp phản kích, nên không lâm vào thê bị động phòng ngự tại chỗ mà luôn tìm cách tiến công phản kích, đánh vào sườn và sau lựng địch bằng mọi lực lượng và phương tiện. Do thế mà địch có ưu thế hơn hẳn vẫn không vượt qua được trận địa chốt và cuối cùng phải bỏ dở các cuộc tiến công giải tỏa đường 13.
Lần đầu tiên ở chiến trường Đông Nam bộ, ta giải phóng được một vùng rộng lớn, trong đó có thị trấn Lộc Ninh, trở thành thủ phủ của Chính phủ cách mạng lâm thời Cộng hòa miền Nam Việt Nam. Đây cũng là lần đầu tiên trong chiến tranh, quân chủ lực Miền tiến hành một chiến dịch tiến công hiệp đồng binh chủng tương đương cấp quân đoàn tăng cường, có xe tăng và xe pháo kéo, gây một bất ngờ lớn đối với địch, với nhiều tình huống phức tạp, quyết liệt, diệt địch đạt hiệu quả cao.