Lực lượng phòng không tham gia chiến dịch Điện Biên Phủ, gồm: Một trung đoàn pháo cao xạ 37mm (Trung đoàn Pháo cao xạ 367), năm tiểu đoàn và một số đại đội súng máy phòng không 12,7mm. Đây là lần đầu tiên ta sử dụng đến cấp trung đoàn phòng không. Trong 56 ngày đêm chiến đấu, các lực lượng phòng không, pháo binh, bộ binh đã bắn rơi và phá hủy 62 máy bay các loại của địch, bắn bị thương hàng trăm chiếc khác, tiêu diệt và bắt sống nhiều phi công Pháp. Riêng Trung đoàn Pháo cao xạ 367, đơn vị nòng cốt của lực lượng phòng không chiến dịch bắn rơi 52 máy bay, gồm 9 kiểu loại, bắn bị thương 117 chiếc khác, góp phần làm nên chiến thắng lịch sử Điện Biên Phủ, buộc Bộ Chỉ huy quân Pháp phải đầu hàng, góp phần quyết định đưa cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp xâm lược đến thắng lợi hoàn toàn.
Nghệ thuật tác chiến phòng không được thể hiện trong chiến dịch Điện Biên Phủ, thứ nhất là giữ bí mật tuyệt đối và tạo bất ngờ cho địch: Để bảo đảm tuyệt đối bí mật, an toàn, các đơn vị phòng không vừa đánh vừa rút kinh nghiệm; kết hợp giữa xây dựng trận địa hợp lý, vững chắc với sáng tạo cách đánh, giữa cơ động, phục kích và bám trụ; phát huy cao độ tính năng của vũ khí và hỏa lực tập trung, có lúc phải cải tạo địa hình, kéo pháo bằng tay, đưa pháo lên cao, ra giữa cánh đồng trống trải hay cơ động vào gần cứ điểm của địch để đánh địch; không chỉ đánh địch ban đêm mà còn chủ động tiến công địch cả ban ngày; không chỉ tác chiến ở địa hình rừng núi mà còn đánh địch liên tục, dài ngày ở cả địa hình trống trải, tạo điều kiện cho pháo binh, bộ binh và các lực lượng khác cùng chiến đấu, đánh chiếm sân bay, thắt chặt vòng vây, thu hẹp vùng trời và cắt đứt tiếp tế đường không của địch, dập tắt tia hy vọng cuối cùng của địch về mối liên hệ tiếp tế và tăng viện của hậu phương cho Điện Biên Phủ bằng đường không, làm cho tập đoàn cứ điểm của địch hoàn toàn bị cô lập, mang lại hiệu quả chiến dịch to lớn, tác động sâu sắc tới sự thất bại hoàn toàn của tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ vào chiều 7/5/1954.
Thứ hai, sử dụng lực lượng tập trung cho hướng chủ yếu, trận đánh then chốt và thời cơ quan trọng nhằm tạo ra hỏa lực phòng không mạnh đánh thắng không quân địch trong từng trận đánh: Bộ đội phòng không đã bám sát bộ binh, đưa trận địa pháo cao xạ vào sát cứ điểm của địch; đồng thời, yểm trợ đắc lực cho bộ binh tấn công cứ điểm trong tầm bắn hiệu quả nhất ngay từ ngày đầu và trong suốt cả ba đợt chiến đấu, bộ đội phòng không đã lấy việc bảo vệ và yểm trợ cho bộ binh, pháo binh làm nhiệm vụ chính.
Để bảo vệ tốt bộ đội hợp thành chiến đấu, Bộ Chỉ huy chiến dịch đã sử dụng tập trung lực lượng cho hướng chủ yếu, cho các trận đánh then chốt và các thời cơ quan trọng nhằm tạo ra sức mạnh đánh thắng không quân địch trong từng trận đánh. Như trong đợt 1 của chiến dịch, trong trận tấn công cụm cứ điểm Him Lam, cả hai tiểu đoàn pháo cao xạ trong địa bàn chiến dịch đều được bố trí tập trung ở các khu vực có thể chi viện cho đội hình bộ binh tấn công và đồng thời chi viện cho nhau. Sau trận mở màn chiến dịch thắng lợi, ta nhanh chóng di chuyển trận địa theo sát bộ binh, yểm trợ cho các Đại đoàn 312, 308 đánh cụm cứ điểm Độc Lập, bao vây, bức hàng cụm cứ điểm Bản Kéo. Kết quả đợt 1, lực lượng phòng không của ta đã đánh trả quyết liệt, hạ năm máy bay địch và trụ vững, bảo vệ mục tiêu được giao.
Thứ ba, sử dụng lực lượng và cách đánh thích hợp bảo vệ giao thông, vận dụng linh hoạt, sáng tạo các hình thức chiến thuật: Trên cơ sở đánh giá đúng chỗ mạnh, chỗ yếu của địch và khả năng của ta, Bộ Chỉ huy chiến dịch đã nghiên cứu, bố trí sử dụng lực lượng phòng không phù hợp, tạo lập được thế trận bảo vệ giao thông chiến dịch từ hậu phương đến trung tuyến, hỏa tuyến, kết hợp giữa cơ động và bám trụ, cho nên đã bảo vệ được giao thông chiến dịch liên tục thông suốt.
Về mặt chiến thuật, các đơn vị phòng không của ta đã lợi dụng địa hình rừng núi, ngụy trang che giấu trận địa, sở chỉ huy; xây dựng trận địa và hệ thống công sự hầm hào hoàn chỉnh để hạn chế thương vong trước hỏa lực của không quân, pháo binh địch, bảo đảm cho bộ đội phòng không có điều kiện chiến đấu dài ngày, liên tục cả ngày lẫn đêm. Bên cạnh đó, bộ đội phòng không thường xuyên cơ động đội hình chiến đấu phù hợp với yêu cầu tác chiến, tạo được thế bí mật, bất ngờ đánh địch mà địch không đánh trúng trận địa của ta. Đồng thời, đưa các đại đội súng máy phòng không 12,7mm của Trung đoàn Pháo cao xạ 367 và các tiểu đoàn phòng không thuộc các đại đoàn bộ binh tiến gần các cứ điểm của địch nhằm không cho thả dù tiếp tế, buộc máy bay địch phải nâng độ cao, bay đêm, nên việc thả dù không chính xác, tạo điều kiện cho bộ đội ta đoạt dù của không quân địch và tiến hành tổng công kích giành thắng lợi hoàn toàn.
Thứ tư, củng cố và duy trì sức chiến đấu thường xuyên, liên tục: Để thực hiện nhiệm vụ tác chiến có hiệu quả trong suốt quá trình chiến dịch, bộ đội phòng không đã thường xuyên củng cố và duy trì sức chiến đấu cho bộ đội, bảo đảm chiến đấu dài ngày, liên tục cả ngày lẫn đêm; phát huy vai trò công tác đảng, công tác chính trị, động viên tinh thần cho bộ đội vượt qua mọi khó khăn, gian khổ, quyết tâm chiến đấu thắng lợi, kết hợp với bảo đảm tốt đời sống sinh hoạt hằng ngày cho bộ đội.
Kế thừa và phát triển những kinh nghiệm về nghệ thuật tác chiến phòng không trong chiến dịch Điện Biên Phủ vào thực hiện nhiệm vụ sẵn sàng chiến đấu, quản lý vùng trời, góp phần cùng toàn Đảng, toàn dân, toàn quân bảo vệ vững chắc Tổ quốc Việt Nam xã hội chủ nghĩa trong tình hình mới, bộ đội Quân chủng Phòng không-Không quân cần quán triệt, triển khai thực hiện tốt một số giải pháp cơ bản sau:
Một là, nghiên cứu, quán triệt, triển khai thực hiện hiệu quả các nghị quyết, chỉ thị của Đảng, của Quân ủy Trung ương, Bộ Quốc phòng về quân sự, quốc phòng, trọng tâm là Nghị quyết Trung ương 8 (khóa XIII) về Chiến lược bảo vệ Tổ quốc trong tình hình mới. Thường xuyên làm tốt công tác tuyên truyền, giáo dục, nâng cao nhận thức, củng cố sức mạnh và niềm tin chiến thắng của bộ đội phòng không-không quân, xây dựng ý chí quyết tâm chiến đấu, dám đánh, biết đánh và quyết đánh thắng kẻ thù xâm lược cho bộ đội trong mọi tình huống.
Hai là, thường xuyên theo dõi, chủ động nghiên cứu, nắm, đánh giá, dự báo chính xác âm mưu, thủ đoạn hoạt động của các thế lực thù địch, tham mưu đúng, trúng, kịp thời với Đảng, Nhà nước, Quân ủy Trung ương, Bộ Quốc phòng về xây dựng thế trận phòng không nhân dân, không quân toàn quân trong thế trận chiến tranh nhân dân vững chắc; về phương án, đối sách sử dụng lực lượng phòng không, không quân tham gia bảo vệ chủ quyền quốc gia, toàn vẹn lãnh thổ, nhất là chủ quyền biên giới, biển, đảo, xử lý kịp thời, chính xác các tình huống tác chiến phòng không, không để bị động, bất ngờ, lỡ thời cơ trong mọi tình huống.
Ba là, tiếp tục kế thừa, phát huy nghệ thuật quân sự Việt Nam, nghệ thuật tác chiến phòng không và những bài học kinh nghiệm trong cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp và đế quốc Mỹ; gắn nghiên cứu lý luận với tiếp thu những kiến thức mới trong các cuộc chiến tranh trên thế giới những năm gần đây để xây dựng và phát triển nghệ thuật tác chiến phòng không, không quân lên tầm cao mới phù hợp quy mô, loại hình tác chiến và hình thái chiến tranh trong điều kiện địch sử dụng vũ khí công nghệ cao.
Bốn là, triển khai thực hiện hiệu quả điều chỉnh tổ chức, biên chế các lực lượng phòng không, không quân, xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao đủ về số lượng, bảo đảm chất lượng và cơ cấu, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ xây dựng quân chủng tinh, gọn, mạnh, hiện đại, sẵn sàng chiến đấu cao, bảo vệ vững chắc bầu trời Tổ quốc trong tình hình mới.
Năm là, không ngừng đổi mới, nâng cao chất lượng công tác huấn luyện chiến đấu, giáo dục-đào tạo, khai thác, sử dụng hiệu quả các loại vũ khí, trang bị kỹ thuật mới, cải tiến; phối hợp chặt chẽ với các quân chủng, binh chủng tăng cường huấn luyện diễn tập, hội thi, hội thao… cho các lực lượng; nâng cao khả năng sẵn sàng chiến đấu, hiệp đồng tác chiến và tham gia diễn tập do Bộ Quốc phòng và các đơn vị tổ chức sát với từng đối tượng, yêu cầu nhiệm vụ, địa bàn hoạt động, tổ chức, biên chế, khả năng đảm bảo vũ khí, trang bị, cách đánh của bộ đội phòng không-không quân và thực tế chiến đấu của quân đội ta trong điều kiện địch sử dụng vũ khí công nghệ cao.
Sáu là, duy trì thực hiện nghiêm nền nếp chế độ và làm tốt công tác bảo đảm hậu cần, kỹ thuật, bảo đảm kịp thời cho nhiệm vụ huấn luyện, sẵn sàng chiến đấu của bộ đội phòng không-không quân trong điều kiện địch sử dụng vũ khí công nghệ cao. Trọng tâm là đẩy mạnh công tác nghiên cứu, sửa chữa, cải tiến, thiết kế, chế tạo, sản xuất một số loại vũ khí, trang bị mới, góp phần tự chủ bảo đảm vũ khí, trang bị, từng bước đáp ứng yêu cầu hiện đại hóa quân chủng và bảo vệ Tổ quốc trong thời kỳ mới ■
