Trong đó, nghệ thuật tác chiến hiệp đồng binh chủng là một trong những điểm nổi bật, phát huy hiệu quả cao nhất trong chiến dịch, quyết chiến chiến lược cuối cùng.
Trước tình hình lực lượng địch ở Điện Biên Phủ ngày càng tập trung đông (tổng quân số lúc đầu là hơn 11.870 tên, sau tăng lên 16.200 tên), có hỏa lực mạnh (2 tiểu đoàn lựu pháo 105mm, 2 tiểu đoàn súng cối 120mm, 1 đại đội trọng pháo 155mm, 1 đại đội xe tăng, 1 phi đội máy bay thường trực…), với hệ thống công sự xây dựng kiên cố, được coi là “Một pháo đài không thể công phá”. Trong khi đó, công tác tổ chức hiệp đồng chiến đấu giữa bộ binh với pháo binh của ta chưa hoàn tất. Đảng và Chủ tịch Hồ Chí Minh sau khi nghiên cứu kỹ lưỡng đã bàn bạc, chấp thuận đề nghị của Bộ chỉ huy chiến dịch, chuyển từ phương châm “Đánh nhanh, giải quyết nhanh”, sang “Đánh chắc, tiến chắc”. Thực hiện phương châm mới, ta đã triển khai chiến dịch tiến công hiệp đồng binh chủng, sử dụng lực lượng với quy mô lớn nhất gồm các Đại đoàn bộ binh 308, 312, 316 (thiếu), 304 (thiếu), 1 đại đoàn công pháo (1 trung đoàn pháo 75mm, 1 trung đoàn pháo 105mm, 1 trung đoàn công binh) và 1 trung đoàn pháo cao xạ. Tổng số quân chủ lực của ta tham gia chiến dịch là hơn 40.000, nếu tính cả tuyến hai thì quân số lên tới 55.000 người.
Xét tương quan lực lượng chủ lực, bộ binh ta hơn địch về số tiểu đoàn (27/22), nhưng quân số mỗi tiểu đoàn ta chỉ bằng 2/3 địch; pháo binh ta cũng hơn địch (64/48 khẩu), nhưng lại ít hơn địch về số lượng đạn. Địch chiếm ưu thế tuyệt đối về xe tăng, máy bay và có hệ thống công sự được xây dựng rất kiên cố. Song, vấn đề quan trọng trong chiến dịch này là, ta đã tổ chức và phát huy cao nhất sức mạnh tác chiến hiệp đồng binh chủng hợp thành, mà chủ yếu là giữa bộ binh, pháo binh và phòng không bắn phá chi viện, bảo vệ cho đội hình bộ binh tiến công địch qua 3 đợt tác chiến: Trong đợt một, từ ngày 13 đến 17/3, tác chiến hiệp đồng binh chủng giữa các lực lượng được thực hiện trong các trận Him Lam, ưu thế binh lực (ta 4,5/địch 1); Độc Lập (ta 4,5/địch 1) và Bản Kéo (ta 3/địch 1). Do ta tập trung tiến công tiêu diệt từng cụm cứ điểm, nhất là cụm cứ điểm Him Lam, nên pháo binh có điều kiện thuận lợi chi viện cho bộ binh tiến công trong từng trận đánh. Thắng lợi của đợt một chiến dịch chứng tỏ, ta đã tổ chức hiệp đồng chiến đấu chặt chẽ giữa các lực lượng, dứt điểm từng cụm cứ điểm, đập tan hệ thống phòng ngự vòng ngoài của địch trên hướng bắc và đông bắc, mở thông cánh cửa, đưa binh hỏa lực tiến vào áp sát, bao vây khu trung tâm tập đoàn cứ điểm địch.
Sang đợt hai, từ ngày 30/3 đến 30/4, ta tiếp tục phát huy sức mạnh tác chiến hiệp đồng binh chủng trong nhiều trận đánh. Đáng chú ý là những trận tác chiến hiệp đồng tiến công các cứ điểm phòng ngự then chốt ở phía đông (C1, D1, E) để mở cửa thọc sâu vào tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ. Bên cạnh đó, tác chiến hiệp đồng còn thể hiện trong bao vây, phong tỏa, hạn chế tiếp tế bằng đường không của địch. Thực hiện chiến thuật này, pháo cao xạ ta được giao nhiệm vụ tập trung bắn tiêu diệt máy bay địch, khiến chúng phải bay lên cao, không thể thả dù tiếp tế lương thực, thực phẩm chính xác cho đồng bọn, nhiều hàng hóa lạc sang đội hình của ta.
Đến đợt 3, từ ngày 1 đến 7/5, pháo các cỡ của ta, trong đó hỏa tiễn H-6 lần đầu xuất trận bắn mãnh liệt, làm cụm pháo binh địch ở Hồng Cúm bị tê liệt. Được chi viện hỏa lực, bộ binh ta đồng loạt tiến công, đánh chiếm các cứ điểm còn lại ở phía đông (C1, C2, A1), diệt một số cứ điểm ở phía tây (311A, 311B, 310, 208), tạo thế uy hiếp sở chỉ huy tập đoàn cứ điểm địch. 15 giờ ngày 7-5, Bộ chỉ huy chiến dịch huy động toàn bộ lực lượng mở cuộc tổng công kích từ các hướng vào sân bay Mường Thanh và sở chỉ huy, bắt tướng Đờ Cát-xtơ-ri cùng ban tham mưu tập đoàn cứ điểm và số quân địch còn lại phải đầu hàng.
Có thể khẳng định, Chiến dịch lịch sử Điện Biên Phủ đánh dấu bước phát triển đỉnh cao của nghệ thuật quân sự hiện đại Việt Nam. Trong đó, tác chiến hiệp đồng binh chủng được tổ chức và phát huy hết sức hiệu quả. Nghệ thuật hiệp đồng được thể hiện nhuần nhuyễn giữa sự phối hợp tác chiến ở trình độ cao của bộ binh, công binh với pháo binh (lựu pháo, sơn pháo, súng cối, hỏa tiễn) và pháo cao xạ 37mm. Giữa các lực lượng tiến công tiêu diệt từng cứ điểm với đánh địch phản kích bảo vệ mục tiêu đã chiếm, bảo vệ trận địa tiến công và bao vây. Ngoài ra, còn thể hiện giữa các trận đánh tiêu diệt lớn với tác chiến tiêu hao rộng rãi của các đơn vị được giao đánh lấn, bắn tỉa, đoạt dù tiếp tế của địch và luồn sâu, đánh hiểm trong tung thâm, tiến tới tổng công kích. Dù chiến thắng diễn ra 66 năm qua, song, những bài học kinh nghiệm rút ra từ chiến dịch, nhất là về việc sử dụng nghệ thuật tác chiến hiệp đồng binh chủng vẫn còn nguyên giá trị, cần được nghiên cứu, áp dụng hiệu quả vào thực tiễn sau này.