Vietnamilaisten Việt Minhin joukkojen komentaja Võ Nguyên Giáp halusi ottaa ranskalaisista ratkaisevan voiton jatkuvan sissisodan sijaan. Việt Minh alkoikin keskittää alueelle omia joukkojaan ja tukevaa tykistöä. Ranskalaiset olivat perillä Việt Minhin aikeista ja he puolestaan halusivat aiheutta vietnamilaisille ratkaisevan tappion. Täysimittaiset taistelut Điện Biên Phủssa alkoivat 13. maaliskuuta 1954. Castries komensi Điện Biên Phủn noin 11 000 sotilasta ehkä noin 50 000 Việt Minhin sotilasta vastaan. Castriesin henkilökohtaista suorituskykyä taistelujen aikana on kuvailtu eri tavoin. Castriesin sanottiin esimerkiksi tehneen päivittäin tavanomaisen puhelun vaimolleen Hanoihin kiihkeidenkin taistelujen aikana. Toisaalta hänen kuvailtiin myös usein vetäytyvän paineen alla yksin omiin oloihinsa. Hänen alaiset joukkonsa kunnioittivat kuitenkin tyypillisesti hänen kykyjään komentajana. Taistelujen aikana de Castries sai ylennyksen prikaatinkenraaliksi. Itse taistelu päättyi kuitenkin kiivaiden yhteenottojen jälkeen ranskalaisten huomattavaan tappioon 7. toukokuuta. Castries jäi taistelujen viimeisenä päivänä sotavangiksi monien alaistensa ohella. Taistelun lopputulos päätti käytännössä Indokiinan sodan ja Ranskan siirtomaavallan alueella.