Bước vào năm 1965, trước nguy cơ thất bại của “chiến tranh đặc biệt”, Mỹ quyết định đưa quân vào tham chiến ở miền Nam, đồng thời tăng cường viện trợ quân sự cho quân đội Sài Gòn, hy vọng tạo thế chiến lược mới, giành lại quyền chủ động trên chiến trường.
Thực hiện nhiệm vụ chiến lược do Bộ Chính trị và Quân ủy Trung ương là tiếp tục đẩy mạnh tiến công quân sự kết hợp chặt chẽ với đấu tranh chính trị, nhanh chóng thực hiện những đòn đánh tiêu diệt lớn hơn, đẩy nhanh sự suy sụp, tan rã của quân đội Sài Gòn, kiên quyết đánh bại chiến lược “chiến tranh đặc biệt” của Mỹ, Trung ương Cục, Quân ủy và Bộ Chỉ huy Miền quyết định mở đợt hoạt động Xuân - Hè 1965 nhằm đánh bại quân đội Sài Gòn trước khi Mỹ tăng quân vào miền Nam.
Chiến thắng chi khu quân sự Đồng Xoài mùa khô 1965
Lực lượng địch ở khu vực Đồng Xoài và Bình Long, Phước Long có 9 tiểu đoàn bộ binh, 2 tiểu đoàn biệt động quân, 1 tiểu đoàn dù, 2 tiểu đoàn và 7 đại đội bảo an, 21 đại đội biệt kích, 1 chi đoàn thiết giáp; ngoài ra còn có cố vấn Mỹ trực tiếp chỉ đạo thực hiện chương trình bình định nông thôn tại đây.
Đêm 10 rạng 11/5, Tiểu đoàn Bộ binh 1 Trung đoàn 271 phối hợp với Tiểu đoàn 840 Quân khu 6 và 2 trung đội đặc công nổ súng tiến công thị xã Phước Long; sau 3 giờ chiến đấu chiếm được khu truyền tin và phần lớn khu cảnh sát, phá hủy kho xăng, trận địa pháo và chi đội thiết giáp, đánh thiệt hại nặng khu trung tâm huấn luyện quân, đồn biệt động, đồn bảo an, khu cư xá Mỹ và dinh tỉnh trưởng.
Quân ủy Miền và Bộ Tư lệnh chiến dịch nhận định, khu vực chủ yếu mà địch cố giữ là Chơn Thành, Đồng Xoài, thị xã Phước Long, Bình Long, Bù Đốp, trong đó Đồng Xoài là quan trọng nhất và là một trong những cứ điểm mạnh trong tuyến phòng thủ Sông Bé bảo vệ hướng bắc Sài Gòn nên quyết định chuyển hướng tiến công xuống khu vực Đồng Xoài và xác định trận tiêu diệt chi khu Đồng Xoài là trận then chốt của chiến dịch.
Chấp hành mệnh lệnh của Bộ Tư lệnh chiến dịch, Trung đoàn 272 được tăng cường Tiểu đoàn 2 Trung đoàn 273, có pháo binh yểm trợ thực hiện nhiệm vụ tiêu diệt chi khu Đồng Xoài. Địch chống cự quyết liệt, nhưng với quyết tâm và sự phối hợp chiến đấu hiệu quả giữa các hướng, mũi tiến công, đột phá thọc sâu, đến 4 giờ sáng 10/6, ta đã làm chủ hoàn toàn chi khu, diệt, bắt và gọi hàng phần lớn quân địch; Cùng thời gian, bộ đội công binh phối hợp đánh sập cầu Sông Bé, hạn chế khả năng cơ động đường bộ buộc địch phải tổ chức ứng cứu bằng đổ bộ đường không theo kế hoạch chuẩn bị của ta.
Sáng 10/6, địch dùng máy bay trực thăng đổ Tiểu đoàn Bộ binh 1 Trung đoàn 7 Sư đoàn 5 xuống đồn điền Thuận Lợi ứng cứu cho Đồng Xoài, bị Trung đoàn 271 bao vây tiêu diệt phần lớn. 15 giờ cùng ngày, địch tiếp tục đưa Tiểu đoàn Biệt động quân 52 đến phản kích, bị diệt gọn 1 đại đội, số còn lại rút chạy vào rừng và co cụm chờ tăng viện.
Sáng 11/6, địch tăng cường Tiểu đoàn Dù 7 và Tiểu đoàn Biệt động quân 46 cùng 1 đại đội pháo tiếp ứng cho Đồng Xoài. Ngày 12/6, khi Tiểu đoàn Dù 7 tiến vào khu vực đồn điền Thuận Lợi để thu thập tàn binh và nhặt xác đồng bọn, bị Trung đoàn 271 vận động phục kích tiêu diệt gần hết. Đây là tiểu đoàn dù đầu tiên thuộc lực lượng cơ động chiến lược và là thần tượng về sức mạnh của quân đội Sài Gòn bị tiêu diệt khiến cho quân địch đóng ở Củ Chi, Cây Trắc... dọc quốc lộ 1 hoang mang rút chạy.
Sau hơn 2 tháng (10/5-22/7/1965) tiến công, chiến dịch kết thúc thắng lợi. Ta đã tiêu diệt 4 tiểu đoàn chủ lực, 24 đại đội bảo an và biệt kích, 6 chi đội cơ giới, 4 phân đội kĩ thuật, loại khỏi chiến đấu gần 4.500 quân địch, bắn rơi 34 máy bay, phá hủy 60 xe quân sự, 6 đầu máy và 12 toa xe lửa, thu và phá hủy hơn 2.000 súng các loại, giải phóng hơn 5 vạn dân hai tỉnh Bình Long và Phước Long, góp phần khai thông cửa khẩu biên giới sang Campuchia, nối liền hành lang chiến lược từ miền Bắc qua đường Trường Sơn vào miền Đông Nam bộ.
Cùng với các chiến dịch lớn như Bình Giã, Ba Gia, thắng lợi của chiến dịch Đồng Xoài góp phần làm thất bại hoàn toàn chiến lược “chiến tranh đặc biệt” của Mỹ ở miền Nam; đánh dấu bước trưởng thành mới về trình độ tổ chức và điều hành chiến dịch của cán bộ, chỉ huy, khả năng hiệp đồng trong tác chiến vận động của các lực lượng vũ trang.