Trong những năm đầu của cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp, Hoàng Văn Thái vừa xây dựng cơ quan tham mưu chiến lược vừa trực tiếp tham gia chỉ huy nhiều chiến dịch. Từ Việt Bắc năm 1947 đến Chiến dịch Biên giới năm 1950 và đỉnh cao là Điện Biên Phủ năm 1954, ông luôn có mặt ở những nơi chiến trường quyết liệt. Với tư duy quân sự sắc bén, khả năng nắm tình hình và tác phong sâu sát, ông góp phần quan trọng vào quá trình xây dựng quân đội và tổ chức những chiến dịch lớn, đưa cuộc kháng chiến từng bước đi đến thắng lợi.