Đông Khê là một thung lũng hẹp, với đồi núi thấp bao quanh. Đường số 4 từ Thất Khê lên đến Đông Khê chia làm hai, một đường lên Cao Bằng và một đường đi Tà Lùng. Toàn thị trấn có khoảng 40 nóc nhà với một số dãy nhà lớn như Phủ Thiện, Kỳ Sầu, Nhà thương, Nha cũ. Pháp cho xây một lô cốt cố thủ hai tầng và rào quanh khu vực, mỗi khu lại có hàng rào riêng và chiến hào (có ngầm). Đông Khê có một sân bay nhỏ.
Tình hình quân Pháp ở Đông Khê:
Chỉ huy: Đại úy Allioux, thay thế: đại úy Jaugeon. Đại úy Voltaire, thiếu úy Henry.
Quấn số: Đại đội 5 và đại đội 6 thuộc 2/3 REI, một trung đội lính dõng người Việt, một bộ phận pháo binh, một số dân quân địa phương làm việc cho Pháp. Tổng cộng khoảng 350 người. Ngoài ra, trong khu vực còn có một đội dân phu phục dịch.
Vũ khí:
+ Vũ khí của 2/3 REI gồm: 20 trung liên, 2 cối 81, 4 cối 60, 4 đại liên, 1 đại bác 105, vũ khí cá nhân.
+ Vũ khí của đồn gồm: 1 đại bác 57, 1 đại liên 30, 1 trọng liên, vũ khí cá nhân.
+ Đạn dươc: 3 cơ số cho mỗi loại súng.
Bố phòng:Gồm 02 điểm tựa ở tung thâm và 04 đồn ngoại vi.
+ Khu Đồn to: gồm Đồn to (lô cốt cố thủ 2 tầng) và mỏm Cam Phầy ở phía bắc.
+ Khu Nhà thương: gồm Nhà thương và Nha cũ.
+ Phòng ngự ngoại vi gồm 04 đồn: Khâu Áng, Nà Cúm, Phìa Khóa, Pò Hầu.
Triển khai lực lượng của Việt Minh:
Chỉ huy:
+ Chỉ huy trưởng: Hoàng Văn Thái, tham mưu trưởng chiến dịch.
+ Chính ủy: Lê Liêm, chủ nhiệm chính trị chiến dịch
+ Chỉ huy phó: Lê Trọng Tấn
Sở chỉ huy đặt cách đồn Đông Khê 4km. Trong trận này, Chủ tịch Hồ Chí Minh theo dõi trận đánh tại đài quan sát Nà Lạn (và Chủ tịch có bức ảnh rất nổi tiếng tại đây).
Lực lượng:
+ Trung đoàn 174 (Trung đoàn trưởng Đặng Văn Việt) có phối thuộc tiểu đoàn 11, tiểu đoàn 426 (hai tiểu đoàn này có nhiệm vụ dự bị, bọc sườn), tiểu đoàn pháo binh 253, 1 đại đội bộ binh pháo, 4 khẩu ĐKZ.
+ Trung đoàn 209 (trung đoàn trưởng Lê Trọng Tấn, chính ủy Trần Độ) có phối thuộc tiểu đoàn pháo 178 (4 khẩu), 2 khẩu ĐKZ
+ Tổng cộng về pháo binh, VM có 13 khẩu sơn pháo các cỡ từ 70mm đến 75mm.
Quân số: Vào tháng 7 năm 1950, theo biên chế mỗi trung đoàn chủ lực của VM có khoảng gần 4000 người, mỗi tiểu đoàn có khoảng hơn 800 người. Tính chung, VM đã huy động khoảng 8.000 người để đánh Đông Khê.
Ngoài ra còn có trung đoàn 36 (Đại đoàn 308) (trung đoàn trưởng: Hồng Sơn) là lực lượng dự bị và đồng thời đề phòng quân nảy dù.
Ý định của VM:
Bước 1:Sáng 16/9 (lần đầu tiên VM đánh ban ngày).
+ Trung đoàn 174 có nhiệm vụ tiêu diệt đồn Phìa Khóa và Yên Ngựa.
+ Trung đoàn 209 có nhiệm vụ tiêu diệt đồn Pò Hầu và Pò Đình, khống chế Khâu Áng.
Bước 2:Chiều tối 16/9.
+ Trung đoàn 174 tấn công đồn to.
+ Trung đoàn 209 đánh Phủ Thiện, Ký Sầu, Nha Cũ.
Diễn biến:
