Phát huy thắng lợi Chiến dịch Biên giới Thu đông 1950, Trung ương Đảng quyết định mở chiến dịch tiến công vào Trung du. Trong chiến dịch này, Chiến khu Ngọc Thanh đã phát huy vai trò là căn cứ góp phần vào thành công của cuộc tiến công vào Trung du (còn gọi là Chiến dịch Trần Hưng Đạo) vào cuối năm 1950 của Quân đội nhân dân Việt Nam.
Trong kháng chiến chống thực dân Pháp, Chiến khu Ngọc Thanh (xã Ngọc Thanh, Tp Phúc Yên) nằm ở vị trí bản lề giữa vùng đồi núi và đồng bằng án ngữ con đường giao thông huyết mạch giữa Vĩnh Yên, Phúc Yên (nay là Vĩnh Phúc) với Thái Nguyên và Việt Bắc có vị trí chiến lược quan trọng, có vai trò là “vọng gác tiền tiêu” của Liên khu Việt Bắc. Trong Chiến dịch Trần Hưng Đạo, Chiến khu Ngọc Thanh là nơi đứng chân của các đơn vị chủ lực, đồng thời nơi cung cấp hậu cần góp phần làm nên thắng lợi của Chiến dịch.
Thất bại Biên giới cuối năm 1950, thực dân Pháp quay về củng cố hệ thống phòng thủ khu vực Trung du Bắc Bộ, lấy đây làm bàn đạp, tấn công uy hiếp Việt Bắc. Lực lượng địch ở Trung du lúc này có 8 tiểu đoàn và 8 đại đội chiếm đóng ở các khu vực Phú Yên (1 tiểu đoàn), Phù Lỗ (1 tiểu đoàn, 2 đại đội), Vĩnh Yên (2 tiểu đoàn, 2 đại đội), Bắc Ninh (2 tiểu đoàn), Lục Nam (1 tiểu đoàn), Bắc Giang (1 tiểu đoàn, 4 đại đội). Ngoài ra, còn các binh đoàn cơ động mới thành lập đứng chân ở Bắc Ninh (GM1), Gia Lâm (GM2), Vĩnh Yên (GM3), Bắc Giang (GM5), Phù Lỗ (GMNA)... sẵn sàng được tung ra để làm nhiệm vụ tiến công và tăng cường phòng thủ cho phía trước.
Chính vì vậy, ngay từ năm 1950, Đảng ta đã xác định: “đánh dần trung du, củng cố căn cứ địa chính là một trong những nhiệm vụ quân sự thiết thực của quân và dân ta”13. Theo chỉ thị của Trung ương Đảng và mệnh lệnh của Bộ Tổng tư lệnh, từ cuối năm 1950, Bộ Tổng Tham mưu đã xây dựng xong hoạch tác chiến sáu tháng đầu năm 1951, theo hướng đưa hoạt động của bộ đội ké chủ lực về trung du, đồng bằng, thực hiện phương châm “đẩy vận động chiến
tiến lên địa vị chủ yếu”, phát triển chiến tranh du kích vào nơi đông người, nhiều của nhằm “tiêu diệt sinh lực địch, mở rộng khu giải phóng xuống đồng bằng”, từng bước tiến tới giành ưu thế quân sự.
Trung du là miền đất có giá trị chiến lược nhiều mặt. Sau khi ta giải phóng biên giới, mở rộng vùng tự do ra khắp vùng phía bắc Bắc Bộ, thì Trung du trở thành tuyến phòng thủ chủ yếu của địch, cùng với tuyến sông Đáy ở phía Tây Nam tạo thành một vành đai ôm lấy vùng đồng bằng, chống lại mọi sự xâm nhập của ta. Đồng thời, Trung du nơi có chiến khu Ngọc Thanh cũng là một kho người, kho của có khả năng cung cấp khá dồi dào cho chiến tranh và là một bàn đạp thuận tiện để địch tập trung lực lượng và binh khí kỹ thuật tiến công, uy hiếp Việt Bắc.
Sau khi cân nhắc tình hình các hướng ở chiến trường Bắc Bộ, hạ tuần tháng 11-1950, Ban Thường vụ Trung ương Đảng đã phê chuẩn phương án tác chiến của Bộ Tổng tư lệnh, quyết định mở chiến dịch Trần Hưng Đạo (còn gọi là chiến dịch Trung Du) tiến công địch ở trung du và một số phương hướng khác nhằm: Tiêu diệt sinh lực địch; Mở rộng khu lương thực, phát triển du kích chiến tranh; Tranh thủ thời gian, phá kế hoạch củng cố của địch, tạo điều kiện mới để tiêu diệt sinh lực địch nhiều hơn nữa. Địa bàn tiến công địch ở trung du, vùng duyên hải Đông Bắc và Liên khu III.
Ngày 30-11-1950, Đảng ủy chiến dịch được chỉ định gồm 5 đồng chí: Võ Nguyên Giáp, Nguyễn Chí Thanh, Chu Văn Tấn, Trần Hữu Dực và Đào Văn Trường. Đồng chí Võ Nguyên Giáp được chỉ định làm Bí thư và Chỉ huy trưởng. Các cơ quan tham mưu, chính trị, hậu cần của Bộ Chỉ huy chiến dịch Biên Giới được chuyển thành cơ quan của Bộ Chỉ huy Chiến dịch Trần Hưng Đạo.
Sau khi được thành lập, Đảng ủy chiến dịch họp và xác định: trong thời kỳ đầu, hướng chính chiến dịch là vùng Trung du từ Việt Trì đến Bắc Giang, trong đó hướng tiến công chủ yếu nhằm vào Vĩnh Yên, Phúc Yên. Hướng phối hợp là Đông Bắc và Liên khu 3. Nếu tình hình thuận lợi sẽ tiếp tục tiến công chủ yếu ở Trung du, trong trường hợp khác có thể chuyển hướng sang đường 18 hoặc liên khu 3.
Về lực lượng, trên hướng chính, Bộ Chỉ huy chiến dịch sử dụng Đại đoàn 308, Đại đoàn 312 (thiếu Trung đoàn 165) và ba liên đội sơn pháo 75mm (mỗi liên đội có sáu khẩu). Hướng Đông Bắc (hướng phụ), thành lập mặt trận có Trung đoàn 174 và 98. Hướng Liên khu 3, giao cho Đại đoàn 320 và 304 hoạt động ở vùng Ninh Bình và Sơn Tây. Tổng quân số tham gia chiến dịch lên tới 43.500 người. Đây là điều kiện thuận lợi để lực lượng vũ trang địa phương Vĩnh Phúc phối hợp cùng với bộ đội chủ lực tiêu diệt địch, giải phóng đất đai, đưa cuộc kháng chiến tiến lên bước mới.
Trong quá trình chuẩn bị, Bộ Chỉ huy xác định nguyên tắc Chiến dịch: “Trước chia lực lượng đánh nhỏ, sau tập trung đánh to”, đồng loạt đánh nhiều trận nhỏ, song từng trận phải tập trung ưu thế lực lượng, góp nhiều thắng lợi nhỏ thành thắng lợi lớn. Về chiến thuật, áp dụng cách đánh “bôn tập” tức là chuẩn bị sẵn rồi từ xa cơ động tới đánh nhanh, giải quyết nhanh, rút nhanh.
Để bảo đảm cho Chiến dịch, tháng 11-1950, Phòng Cung cấp chiến dịch được thành lập do đồng chí Trần Hữu Dực - Phó chủ nhiệm Tổng cục Cung cấp trực tiếp phụ trách và bắt đầu triển khai toàn diện công tác bảo đảm. Một hệ thống kho tàng, bệnh viện dã chiến được bố trí trên các hướng tiến công của chiến dịch. Nhiều kho gạo nhỏ được đưa sát vào khu vực dự kiến chiến đấu để đảm bảo có thể nhanh chóng tiếp lương cho bộ đội khi chiến đấu. Bộ đội được cấp lương khô, các đại đội được cấp phiếu “vận động chiến” để có thể lấy lương thực, thực phẩm ngay tại chỗ ở tất cả các xã vùng tạm chiếm trên địa bàn xảy ra chiến sự.
Các trường quân y tạm thời nghỉ học để tập trung phục vụ chiến dịch. Trên 300 y sĩ, bác sĩ, y tá, cứu thương được huy động. Cục Quân y đã tổ chức ba bệnh viện, ba đội điều trị trên ba hướng chiến dịch. Mỗi trung đoàn được phối thuộc từ 250 đến 300 dân công làm nhiệm vụ tải thương. Các trường trung cấp, sơ cấp quân y tạm thời nghỉ học: 10 bác sĩ, 91 y sĩ, dược sĩ và 264 y tá được điều ra chiến tuyến. Trên 27.600 dân công thường trực được huy động và ta đã chuẩn bị được 4.960 tấn lương thực, 416 tấn đạn dược vũ khí đảm bảo cho Chiến dịch. Ngoài Bộ bảo đảm lương thực, thực phẩm, vũ khí cho các đơn vị tham gia trực tiếp chiến đấu còn có sự giúp đỡ của Chiến khu Ngọc Thanh nơi Kho quân lương, Kho quân khí đóng tại đây cũng trực tiếp góp phần bảo đảm một phần cho các lực lượng tham gia Chiến dịch.
Ngày 15-12-1950, Đảng uỷ chiến dịch họp tại xã Hợp Thành, huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên kiểm điểm công tác chuẩn bị và triệu tập hội nghị giao nhiệm vụ cho các đại đoàn trên hướng chủ yếu. Đại đoàn 308 được phối thuộc hai đại đội sơn pháo 75mm có nhiệm vụ tiến công địch trên hướng chủ yếu Trung du, trước mắt tiêu diệt bốn vị trí: Hữu Bằng, Tú Tạo, đồi Cà Phê, Chợ Thá. Đại đoàn 312 được phối thuộc một đại đội sơn pháo 75mm, tiến công trên hướng thứ yếu phối hợp với bộ đội địa phương đánh địch trong khu vực Vĩnh Yên, tiêu diệt từ hai đến bốn đại đội địch. Phạm vi hoạt động của Đại đoàn từ Hương Canh đến Việt Trì.
Trong các đêm từ 20 đến 22-12-1950, các đơn vị của Đại đoàn 312 lần lượt qua bến đò Phan Lương hành quân về địa điểm tập kết. Tại đây, nhân dân các thôn, xã dọc sông Lô gần bến Phan Lương đã huy động hàng trăm thuyền nan chở bộ đội qua sông. Bộ phận đi trước chuẩn bị chiến trường được nhân dân vùng tạm bị địch chiếm dẫn đường, cho mượn áo quần cải trang để nắm tình hình địch ở đồn Chợ Vàng, đồn Ba Huyên. Nhân dân các tỉnh trung du còn huy động dân công giúp bộ đội tải lương chuyển đạn (mỗi trung đoàn khoảng 250 đến 300 dân công). Nhờ sự giúp đỡ chí tình đó, ngày 24-12, các đơn vị của Đại đoàn đã hoàn thành nhiệm vụ đưa quân vào tập kết ở vùng Nội Sơn, Nội Mỹ, Tuân Sơn, chuẩn bị đánh đồn Chợ Vàng và đồn Ba Huyên.
Trên các hướng phối hợp: khu Duyên hải Đông Bắc, Trung đoàn 174 và Trung đoàn 98 tiêu diệt hai cứ điểm Bình Liêu và Hoành Mô. Ở hướng Liên khu 3, các trung đoàn 48, 64, 52 và lực lượng vũ trang địa phương do Bộ Tư lệnh Liên khu trực tiếp chỉ huy và đặt kế hoạch.
Bộ Chỉ huy dự kiến nổ súng vào đêm 26-12. Thượng tuần tháng 12-1950, sau một thời gian chấn chỉnh huấn luyện ở Cao Bằng, Lạng Sơn, 5 trung đoàn của Đại đoàn 308 và Đại đoàn 312 bắt đầu hành quân về Trung du và hoàn tất mọi công tác chuẩn bị.
Triển khai nhiệm vụ Trung ương giao, ngày 22-12-1950, Liên khu ủy Việt Bắc giao nhiệm vụ cho Vĩnh Phúc: phối hợp với bộ đội chủ lực tiêu diệt các vị trí tháp canh dọc Quốc lộ 2 từ Kim Anh đến Vĩnh Tường, mở khu du kích ở những nơi có điều kiện, phá cầu, đường từ Phúc Yên lên Việt Trì6. Nhận rõ tầm quan trọng của Chiến dịch, Tỉnh ủy Vĩnh Phúc đề ra chủ trương và chỉ thị cho quân và dân trong tỉnh khẩn trương chiến đấu: Phối hợp với bộ đội chủ lực, các đại đội của huyện, dân quân du kích đẩy mạnh hoạt động quân sự trong địch hậu đi đôi với xây dựng củng cố cơ sở, phát triển chiến tranh du kích... nơi đông người, nhiều của. Tiểu đoàn 64 phối thuộc với các đại đoàn chủ lực; Chuẩn bị đầy đủ cán bộ, phương tiện để tiếp thu kịp thời những nơi giải phóng; Thực hiện nhiệm vụ chuẩn bị chiến đấu do Trung ương giao.
Chiến dịch được tiến hành theo hai đợt. Đợt 1, theo kế hoạch, ta nổ súng vào ngày 26-12, nhưng ngày 25, Binh đoàn cơ động số 3 (GM3) của địch gồm 3 tiểu đoàn mở cuộc hành quân Bê-cát-sin đánh lên Xuân Trạch, Liễu Sơn, Thản Sơn (Vĩnh Yên), đúng vào khu vực tập kết của Đại đoàn 312. Cuộc hành quân của địch tuy bất ngờ, song không gây đảo lộn lớn cho ta. Bộ đội ta đã chuẩn bị xong và sẵn sàng nổ súng, nên Bộ Chỉ huy chiến dịch giao nhiệm vụ cho Đại đoàn 312 nổ súng chặn đánh cuộc hành quân, mở màn đợt 1 chiến dịch.
Trên hướng Đại đoàn 312, Tỉnh ủy Vĩnh Phúc cử đồng chí Sinh là Tỉnh ủy viên đi sát Bộ Tư lệnh Đại đoàn để cùng bàn về tác chiến, vận động nhân dân phục vụ chiến dịch. Theo đó, nhân dân nấu cháo, thổi cơm, săn sóc thương binh. Những nắm cơm gạo trắng kèm theo một miếng thịt được các anh chị em thanh niên được chuyển đến tận tay từng cán bộ, chiến sĩ trong những ngày bộ đội lặn lộn chiến đấu. Nhiều anh chị em dân công quên mình xông vào lửa đạn cứu thương binh. Có người vận chuyển thuốc men, dụng cụ quân y khi gặp địch đã chiến đấu hy sinh thân mình để bảo vệ.
Được quân và dân Vĩnh Phúc giúp đỡ, Đại đoàn 312 nhanh chóng triển khai thế trận chặn đánh địch. Ngày 25-12-1950, Tiểu đoàn 10 dù thuộc địa (10e BPC) và Tiểu đoàn Mường chia làm hai cánh tiến vào Thản Sơn, Liễn Sơn. Trung đoàn 141 cùng bộ đội địa phương Vĩnh Phúc, Phú Thọ chặn đánh, địch buộc phải dừng tại Liễn Sơn chờ quân ứng cứu. Ngày 26, Tiểu đoàn 24 Xê-nê gan (24e BMTS) lên ứng cứu cũng bị chặn đánh phải dừng lại ở Xuân Trạch, một làng nằm giữa những quả đồi xen kẽ rừng thưa, tây Liễn Sơn khoảng 5km.
Dự kiến địch sẽ dừng lại tại Xuân Trạch, Đại đoàn 312 điều Trung đoàn 209 và Tiểu đoàn 428 Trung đoàn 141 về hướng Xuân Trạch chặn địch và hình thành thế bao vây không cho địch rút chạy. Khi biết Tiểu đoàn 24 Xê-nê-gan dừng lại ở Xuân Trạch, Trung đoàn 209 đã nhanh chóng tổ chức lực lượng quyết tâm tiêu diệt tiểu đoàn địch vào sáng ngày 27. Theo phương án, Tiểu đoàn 154 được tăng cường hoả lực tiến công trên hướng chủ yếu vào Bắc Xuân Trạch. Tiểu đoàn 130 tiến công điểm cao 10, Nam làng Xuân Trạch. Tiểu đoàn 428 Trung đoàn 141 đánh vào Xuân Trạch từ phía Tây. Tiểu đoàn 166 làm lực lượng dự bị của trung đoàn.
5 giờ sáng ngày 27-12-1950, Đại đoàn 312 phát lệnh tiến công Xuân Trạch, sau 15 phút hoả lực chuẩn bị, bộ đội ta trên các hướng tổ chức nhiều mũi xung phong, vây chặt làng Xuân Trạch. Khoảng 7 giờ 30 phút, sau hai đợt tiến công quyết liệt ta hoàn toàn làm chủ khu vực Xuân Trạch diệt gọn cả tiểu đoàn địch, bắt sống 240 tù binh, trong đó có tên Đại uý Tiểu đoàn trưởng. Bị thua đau ở Xuân Trạch, Liễn Sơn, Binh đoàn số 3 vội vã rút về Vĩnh Yên củng cố lực lượng.
Nhận thấy về cơ bản ta vẫn giữ được bí mật, bất ngờ, địch chưa có biến động đáng kể, Bộ Chỉ huy chiến dịch quyết định tiếp tục tác chiến theo kế hoạch đã định, chỉ điều chỉnh tạm thời chưa đánh Ba Huyên mà đánh hai vị trí khác là đồn Thằn Lằn và Yên Phụ. Trong đó, Đồn Thằn Lằn là vị trí rất kiên cố, với lô cốt, hầm ngầm và đường rào dây thép gai chằng chịt do thực dân Pháp lập từ cuối năm 1949 lại nằm gần Chiến khu Ngọc Thanh ta dễ ém quân một cách bí mật, tạo yếu tố bất ngờ tiến công đồn. Tại đồn Thằn Lằn do 2 trung đội Âu-Phi đóng giữ cùng các đại đội bộ binh nằm trong tuyến phòng thủ Vĩnh Yên - Phúc Yên của quân Pháp.
Thực hiện kế hoạch tác chiến, các đơn vị của Đại đoàn 308 phối hợp với dân quân du kích Ngọc Thanh lập kế hoạch và đánh nghi binh khiến cho địch chủ quan từ đó ta chớp thời cơ đánh bất ngờ và chủ động đối phó khi địch tấn công, ngoài tham gia chiến đấu dân quân du kích và người dân đã làm rất nhiều thang vượt rào, sọt đựng đá, bia đỡ đạn, cáng cứu thương, đồng thời tổ chức nhiều đợt dân công vận tải đạn, nấu cơm phục vụ các chiến sĩ. Đêm ngày 28-12 1950, từ đại bản doanh Chiến khu Ngọc Thanh các các đơn vị chủ lực phối hợp cùng các lực lượng tiến công đồn Thằn Lằn và giành được thắng lợi. Thắng lợi tại đồn Thằn Lằn bộ đội ta và dân quân du kích tiếp tục đánh địch tại các bốt khác của địch như bốt Hữu Bằng, cầu Khả Do...Đây là thắng lợi này có sự đóng góp của nhân dân Chiến Khu Ngọc Thanh.
Trên hướng thứ yếu, ngày 27-12, Tiểu đoàn 166 Trung đoàn 209 được tăng cường hai khẩu pháo 75mm tiến đánh đồn Chợ Vàng. Do tổ chức không chặt chẽ, chủ quan, trận đánh kéo dài đến sáng ta vẫn chưa chiếm được đồng thương vong lớn, Tiểu đoàn 166 phải rút ra ngoài củng cô. Đêm 28, tiêu đoàn được tăng cường hai đại đội của Tiểu đoàn 130 vào đánh tiếp cũng không được, ta không giải quyết được đồn Chợ Vàng. Cùng đêm 28, Tiểu đoàn 154 đánh hai bốt Sơn Kiệu và Hội An cũng không thành công.
Đến ngày 29-12-1950, giai đoạn 1 của chiến dịch kết thúc. Ta đã loại khỏi vòng chiến đấu 1.300 tên địch, thu nhiều vũ khí.
Trước những trận tiến công bất ngờ của ta ở Trung du, địch vội vã điều 3 tiểu đoàn bộ binh, 1 tiểu đoàn pháo binh từ Nam Bộ ra tăng cường cho chiến trường Bắc Bộ, đưa 4 tiểu đoàn bộ binh ở đồng bằng Bắc Bộ lên tăng cường cho vùng Duyên hải Đông Bắc. Trên hướng Trung du, các binh đoàn cơ động Pháp vẫn tập trung chủ yếu ở khu vực Cầu Đuống, có ý định phản kích lại để giành thế chủ động.
Phát huy thắng lợi của đợt 1, ta tiếp tục tiến công đợt 2, cụ thể: Trung đoàn 141 của Đại đoàn 312 tiến công đồn Bảo Chúc, một vị trí quan trọng của địch để thu hút viện binh; Đại đoàn 308 và Trung đoàn 209 Đại đoàn 312 làm nhiệm vụ đánh viện trên các hướng từ Vĩnh Yên và Phúc Yên tới. Trên hướng phối hợp, trước ngày hướng chính nổ súng, Trung đoàn 98 và Trung đoàn 174 tiến công Cẩm Lý và Đồng Kế để nghi binh thu hút địch.
Đêm ngày 12-1-1951, Trung đoàn 98 và Trung đoàn 174 nổ súng mở đầu đợt hai chiến dịch. Kết quả Trung đoàn 174 diệt được đồn Đồng Kế, Trung đoàn 98 đánh đồn Cẩm Lý không thành công. Đêm ngày 13-1, các đơn vị trên hướng chính bước vào chiến dịch. Trung đoàn 141 đánh đồn Ba Huyên (Bảo Chúc), hai Trung đoàn 86, 36 của Đại đoàn 308 và Trung đoàn 209 tiến ra chiếm lĩnh trận địa ở Cẩm Trạch, Thanh Vân, Đạo Tú sẵn sàng đánh viện.
Ba Huyên là một cứ điểm mạnh, tiền đồn phía Bắc của thị xã Vĩnh Yên, đồn được xây dựng trên quả đồi cao hơn địa hình xung quanh, có hệ thống lô cốt, hầm hào và nhiều lớp vật cản bằng tường cao, hào sâu, hàng rào kẽm gai... Đồn do 5 trung đội (2 trung đội Ngụy, 3 trung đội Âu - Phi) chiếm giữ.
Được giao nhiệm vụ tiến công tiêu diệt đồn Ba Huyên, Trung đoàn 141 sử dụng Tiểu đoàn 11 và Đại đội 58 của Tiểu đoàn 428 tiến công trên hướng chủ yếu. Tiểu đoàn 16 làm nhiệm vụ dương công, tiểu đoàn 428 làm lực lượng dự bị. Sau một thời gian chuẩn bị khẩn trương, đến 10 giờ ngày 14-1, ta tiêu diệt toàn bộ địch, làm chủ trận địa.
Được tin Ba Huyên bị tiến công, GM3 của địch tổ chức hai cánh quân từ về dãy Vĩnh Yên lên ứng cứu. Khoảng 8 giờ sáng, Tiểu đoàn 8 Mường đi đầu đội hình tới Thuỷ An thì bị Trung đoàn 209 chặn đánh, bị thiệt hại nặng phải quay đồi Cẩm Trạch tổ chức chống đỡ, chờ lực lượng phía sau lên. Thấy địch ở phía sau đã tới khu vực dự kiến, Trung đoàn 36 và 88 xuất kích, phối hợp với Trung đoàn 209 hình thành thế bao vây chia cắt, đánh địch thiệt hại nặng ở khu vực Xóm Le, Đạo Tú và truy kích chúng đến sát cửa ngõ thị xã Vĩnh Yên.
Các lực lượng còn lại của hai đại đoàn thừa thắng hạ một loạt đồn bốt Tam Lộng, Quất Lưu, Mậu Thông, Mậu Lâm... áp sát xuống đường số 2. Cuộc tiến công của ta ở sát thị xã Vĩnh Yên lập tức gây náo động tới Hà Nội. Ngay ngày 14, địch điều vội GM1 từ Lục Nam lên hỗ trợ cho GM3, đồng thời thả một tiểu đoàn dù xuống Tây Vĩnh Yên 5km. Về ta, sau thắng lợi ngày 14-1-1951, Bộ Chỉ huy chiến dịch quyết định bao vây thị xã Vĩnh Yên và tổ chức đánh viện đến giải vây cho thị xã. Đại đoàn 312 triển khai ở khu vực Bảo Sơn - Đình Trung. Đại đoàn 308 triển khai ở Nam, Bắc đường số 2, phía Đông thị xã trên khu vực Khai Quang, Ấp Hương, Tam Lộng, Ngoại Trạch, Mậu Thông...
Sáng ngày 15-1, sau khi cho máy bay ném bom bắn phá dọc đường 2, GM1 từ Hương Canh tiến quân lên thị xã. Đại đoàn 308 tổ chức phục kích chặn đánh ở Mậu Thông - Khai Quang và Tây Nam Ngoại Trạch. Cuộc chiến ở khu vực phía Đông thị xã diễn ra ác liệt, địch dùng cả bom napan - loại bom cháy mới được Mỹ viện trợ. Đến tối, do bị thương vong nhiều, các đơn vị của ta được lệnh rời khỏi trận địa.
Quân pháp quyết giữ thị xã Vĩnh Yên, sáng ngày 16-1, 2 binh đoàn cơ động (GM1, GM3) chia làm ba cánh đánh chiếm khu núi Đanh, một dãy điểm cao có giá trị ở phía Bắc, Đông Bắc thị xã Vĩnh Yên khoảng 6-7 km. Trên điểm cao núi Đanh, đã có một bộ phận của Trung đoàn 209 chiếm giữ từ trước, song do có lực lượng áp đảo và có sự chi viện của không quân, pháo binh, địch đã đánh chiếm lại toàn bộ khu vực. Trước tình hình trên, Bộ Chỉ huy chiến dịch quyết định tập trung lực lượng tiêu diệt địch ở khu vực núi Đanh. Hai Trung đoàn 88, 36 của Đại đoàn 308 cùng Trung đoàn 209, Đại đoàn 312 tiến công địch ở núi Đanh, Trung đoàn 141 chặn đường rút của chúng về thị xã, Trung đoàn 102 làm lực lượng dự bị.
Khoảng 13 giờ 30 ngày 16-1, ta bắt đầu tiến công địch ở núi Đanh. Trung đoàn 209 chiếm các điểm cao 70, 103 chặn đánh một bộ phận GM3 buộc chúng đều không phải quay về Vĩnh Yên. Trung đoàn 36 tiên công địch ở điểm cao 157 song không thành công. Đêm 16, ta tiến công các điểm cao 47, 101, 210. Sau nhiều đợt xung phong ta chiếm các điểm cao 47, 101, đánh thiệt hại nặng một tiểu đoàn Ma-rốc. Riêng điểm cao 210, ta xung phong nhiều lần thành công. Khoảng 2 giờ ngày 17-1, ta thu quân, kết thúc chiến dịch.
Kết quả, qua 23 ngày đêm chiến đấu, ta loại khỏi vòng chiến đấu 5.000 tên địch (bắt sống hơn 2.036 tên), đánh thiệt hại nặng 6 tiểu đoàn, diệt 30 vị trí, thu hơn 1.200 súng (có 13 pháo 75mm), 48 máy vô tuyến điện, phá hủy nhiều xe và phương tiện thuật, giải phóng một phần phía bắc tỉnh Vĩnh Phúc hoàn thành một phần nhiệm vụ mở rộng hậu phương và phát triển chiến tranh du kích ở vùng địch hậu trung du và đồng bằng Bắc Bộ.
Phối hợp với bộ đội chủ lực, trong chiến dịch, lực lượng vũ trang địa phương và dân quân du kích Vĩnh Phúc đã diệt 32 tháp canh, lô cốt, làm tan rã 219 ban Tề, 21 đội Bảo An, Hương Dũng, phá hủy 12 xe quân sự, phá vỡ tuyến phòng thủ đột xuất của địch, giải phóng 9 xã, 3 thôn, đồng thời mở rộng cơ sở ra 353 thôn8. Ngoài ra, cùng với nhân dân Trung du, vận chuyển trên 5.000 tấn gạo và vũ khí cho bộ đội; 2 vạn người dân công tham gia chiến dịch, với 2 triệu ngày công', tạo điều kiện thuận lợi cho bộ đội chủ lực giành thắng lợi. Chiến khu Ngọc Thanh cùng với quân và dân Vĩnh Phúc đã hoàn thành căn bản nhiệm vụ mà Tỉnh ủy đã đề ra trước ngày chiến dịch mở màn.
Nhằm khuyếch trương thắng lợi của Chiến dịch Trần Hưng Đạo, thực hiện chỉ thị của Liên khu ủy Việt Bắc, Đảng bộ Vĩnh Phúc chủ trương “tiếp tục vận động quân và dân trong tỉnh tiến lên, đẩy mạnh hoạt động vũ trang, tích cực chống càn, phá tề, trừ gian, phát triển lối đánh du kích, giữ vững cơ sở, xây dựng. khu du kích để chiến đấu lâu dài”20. Thực hiện chủ trương của Đảng bộ Tinh, trung tuần tháng 3 đến tháng 6-1951, quân và dân Vĩnh Phúc đã đẩy mạnh chiến tranh du kích. Kết quả ta đã phá hủy 47 tháp canh, lô cốt, tiêu diệt hơn 700 tên địch, thu 254 khẩu súng các loại, bắn cháy 63 xe quân sự, phá tan 226 ban tề...xây dựng nhiều cơ sở ở vùng địch hậu. Cùng với việc đẩy mạnh phát triển chiến tranh du kích trên địa bàn tỉnh, lực lượng vũ trang địa phương không ngừng lớn mạnh. Bên cạnh Tiểu đoàn 64 bộ đội địa phương tỉnh, ngày 16-5 1951, Tiểu đoàn bộ đội liên huyện 62 được thành lập gồm 3 đại đội Yên Lạc (c40), Vĩnh Tường (c41) và Lập Thạch (c42).
Chiến dịch Trần Hưng Đạo đánh dấu bước ngoặt quan trọng về thế và lực của cách mạng Việt Nam: chuyển cuộc kháng chiến từ giai đoạn cầm cự sang giai đoạn tổng phản công. Chiến dịch đã tạo điều kiện cho bộ đội trưởng thành một bước quan trọng cả về đánh địch trong công sự (công kiên) và đánh địch ngoài công sự (vận động), cả đánh đêm và đánh ngày, trong điều kiện phải thường xuyên đối phó với phi pháo địch ở địa hình trống trải. Đây là “một thắng lợi quan trọng, một bước tiến vững chắc của bộ đội ta về kỹ thuật, chiến thuật và tinh thần chiến đấu... một bước thành công trên con đường tiến tới vận động chiến của quân đội ta”21. Với vai trò hậu phương trực tiếp của chiến dịch, Vĩnh Phúc mà trực tiếp là Chiến khu Ngọc Thanh trở thành nơi trú quân, điểm xuất phát của các đơn vị bộ đội chủ lực tham gia chiến dịch; là nơi lực lượng vũ trang địa phương phối hợp với bộ đội chủ lực tham gia tiến công địch, nơi nhân dân đóng góp sức người, sức của góp phần vào thắng lợi của chiến dịch tiến công đầu tiên trên địa bàn Trung Du.
Kiến nghị qua khảo sát tại Chiến khu Ngọc Thanh:
- Thu thập tư liệu gốc về Chiến khu Ngọc Thanh (quá trình hình thành, phát triển) qua trung tâm lưu trữ Trung ương Đảng, Bộ Quốc phòng...những nhân chứng còn sống trên địa bàn xã và những nhân chúng tham gia đánh đồn Thằn Lằn.
- Bảo tồn nguyên trạng đồn Thằn Làn trên địa bàn thị trấn Xuân Hòa, tránh tác động làm thay đổi di tích.
Tuyền truyền giáo dục cho học sinh, sinh viên và nhân dân trên địa bàn về vai trò ý nghĩa của Chiến khu Ngọc Thanh trên các phương tiện truyền thông.
