Năm 1954, Trung đoàn 367 chính thức tham chiến vào Chiến dịch Điện Biên Phủ. Từ ngày 13 tháng 3 đến ngày 7 tháng 5 năm 1954, Trung đoàn cao xạ 367 đã lập được nhiều chiến công quan trọng, góp phần vào chiến thắng Điện Biên Phủ vang dội khắp năm châu. Trong chiến dịch lịch sử này, tuy bộ đội Phòng không còn non trẻ nhưng đã vượt qua muôn vàn khó khăn, gian khổ ác liệt, chiến đấu dũng cảm kiên cường bám sát yểm trợ các đơn vị bộ binh tiến công, dùng hoả lực phòng không bao vây không phận, cắt đứt con đường tiếp tế duy nhất của địch ở Điện Biên Phủ, làm cho địch hoàn toàn bị cô lập, tạo điều kiện cho bộ binh bao vây, áp sát, tiêu diệt hoàn toàn cứ điểm Điện Biên phủ. Kết thúc chiến dịch đã bắn rơi 52 máy bay (trong đó có 2 trực thăng), bắn bị thương hàng trăm chiếc khác.