Trong Chiến dịch Điện Biên Phủ năm 1954, lần đầu tiên ta tiến hành tác chiến phòng không quy mô cấp trung đoàn; trong khi đó, quân Pháp sử dụng 80% trên tổng số gần 400 máy bay ở Đông Dương để tiếp tế bằng đường không và trinh sát, hiệu chỉnh cho pháo binh bắn phá, chi viện các cuộc hành quân, đánh phá giao thông, kho trạm, những khu vực nghi có quân ta. Ngoài ra, quân Pháp còn được Mỹ viện trợ số lượng lớn máy bay vận tải hiện đại để thiết lập cầu hàng không từ Hà Nội, Hải Phòng chi viện cho Tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ.
Để đánh bại các thủ đoạn trên không của địch, Bộ tư lệnh Chiến dịch Điện Biên Phủ đã chỉ đạo các lực lượng, nòng cốt là lực lượng phòng không hiệp đồng tác chiến, kiên quyết tiến công, khống chế đường không, cắt đứt cầu hàng không, chặn đường tiếp viện của địch. Các đơn vị phòng không của ta chủ động xây dựng thế trận hợp lý, vững chắc với cách đánh sáng tạo giữa cơ động, phục kích và bám trụ, phát huy cao độ tính năng của vũ khí và hỏa lực tập trung. Trong khi di chuyển đội hình, lực lượng phòng không mà nòng cốt là Trung đoàn Pháo cao xạ 367 đã khắc phục nhiều khó khăn, gian khổ, hy sinh để cải tạo địa hình, kéo pháo bằng tay, đưa pháo lên cao, ra giữa cánh đồng trống trải, vào gần cứ điểm để xây dựng thế trận phòng không chiến dịch và hậu phương chiến dịch (từ Lạng Sơn, Cao Bằng đến Điện Biên Phủ), giành quyền làm chủ vùng trời, khống chế hoạt động đường không vốn là ưu thế tuyệt đối của địch. Nét nổi bật trong nghệ thuật khống chế đường không Chiến dịch Điện Biên Phủ là:
Thứ nhất, ta đã giữ được bí mật tuyệt đối và tạo bất ngờ, giành thế chủ động tiến công địch. Với địa hình đèo dốc hiểm trở của Tây Bắc, Bộ đội Phòng không đã 3 lượt kéo pháo vượt dốc bằng tay, hành quân tổng số hơn 1.000km tiến vào trận địa áp sát địch, bảo đảm tuyệt đối an toàn và bí mật đến trước giờ nổ súng. Với sự xuất hiện bất ngờ của pháo cao xạ, chúng ta đã làm đảo lộn mọi tính toán chiến dịch của địch, làm cho phi công địch từ chỗ chủ quan, khinh thường đối phương chuyển sang hoang mang, lo sợ và buộc phải giải quyết nhiều vấn đề mới nảy sinh về kỹ thuật, chiến thuật.
Thứ hai, nắm chắc nhiệm vụ được giao, tổ chức sử dụng lực lượng và cách đánh thích hợp bảo vệ giao thông chiến dịch. Lực lượng phòng không được giao thực hiện 3 nhiệm vụ, trong đó nhiệm vụ cơ bản là bảo vệ đội hình binh chủng hợp thành tiến công. Vì vậy, trong giai đoạn chuẩn bị chiến dịch, Bộ tư lệnh chiến dịch đã chỉ đạo một số đơn vị phòng không làm nhiệm vụ bảo vệ giao thông vận chuyển. Trên các trọng điểm giao thông, các đơn vị phòng không đánh nhiều trận quyết liệt, tiêu diệt nhiều máy bay địch, bảo vệ các tuyến giao thông hoạt động liên tục ngày đêm, vận chuyển hàng chục vạn tấn lương thực, thực phẩm và đạn dược cho các lực lượng. Trong thực hành chiến dịch, quân ta sử dụng các tiểu đoàn súng máy phòng không và 2 tiểu đoàn pháo cao xạ cơ động đi cùng trực tiếp đánh địch bảo vệ đội hình của pháo binh, bộ binh tiến công các cứ điểm ở Điện Biên Phủ; trong đợt 2, tăng cường thêm một tiểu đoàn pháo cao xạ. Ta bố trí khoa học, xây dựng được thế trận phòng không hợp lý, có lực lượng đánh máy bay cường kích và máy bay ném bom, có lực lượng đánh máy bay vận tải thả hàng tiếp tế, nên đã khống chế được đáng kể hoạt động của không quân địch.
Thứ ba, sử dụng lực lượng tập trung trên hướng chủ yếu cho các trận đánh then chốt và thời cơ quan trọng nhằm tạo ra hỏa lực phòng không mạnh. Trong chiến dịch này, ta chỉ có 3 tiểu đoàn pháo cao xạ và các đơn vị súng máy phòng không, nhưng Bộ tư lệnh chiến dịch đã sử dụng lực lượng, bố trí đội hình, kịp thời chuyển hóa thế trận theo sự phát triển chiến đấu của lực lượng binh chủng hợp thành trong từng đợt của chiến dịch; phân chia hỏa lực, giao nhiệm vụ cho từng tiểu đoàn đánh từng tốp máy bay địch; chỉ huy hỏa lực tập trung hoặc phân tán theo tình huống chiến dịch nhằm tạo mật độ hỏa lực phòng không dày để đánh địch đạt hiệu quả cao, bảo vệ đắc lực cho binh chủng hợp thành phát triển tiến công địch. Đợt 1 chiến dịch, tập trung đánh địch bảo vệ binh chủng hợp thành tiến công đột phá tuyến phòng thủ vòng ngoài ở phía Bắc, Đông Bắc và Tây Bắc Mường Thanh. Đợt 2 chiến dịch, tập trung đánh địch bảo vệ binh chủng hợp thành tiến công chiếm giữ các cứ điểm và trụ vững đánh địch phản kích trên dãy đồi phía Tây-Tây Bắc Mường Thanh, đồng thời khống chế đường không, cắt cầu hàng không, triệt tiếp tế đường không của địch. Đợt 3 chiến dịch, các đơn vị phòng không cơ động triển khai áp sát cứ điểm phòng thủ của địch để bảo vệ cho binh chủng hợp thành tiến công đánh lùi các đợt phản kích và thắt chặt không phận, cắt đứt tiếp tế đường không của địch.
Thứ tư, cơ động chuyển hóa kịp thời thế trận phù hợp với yêu cầu tác chiến, tạo được thế có lợi, bất ngờ đánh địch, bảo vệ giao thông vận chuyển. Điện Biên Phủ ở xa hậu phương và các căn cứ, đường vận tải ít và xấu, khả năng hậu cần tại chỗ rất mỏng, mọi nhu cầu nhân lực, vật lực cho tác chiến hiệp đồng binh chủng quy mô lớn đều phải huy động, vận chuyển từ xa đến. Trong đợt 2 chiến dịch, quân Pháp tập trung lực lượng không quân đánh phá ác liệt, liên tục ngày đêm để phá hoại và chặn các tuyến vận tải của ta lên mặt trận, đặc biệt tại các trọng điểm giao thông, gây khó khăn lớn cho ta về bảo đảm hậu cần chiến dịch. Bộ tư lệnh chiến dịch đã kịp thời tăng cường thêm Tiểu đoàn 396 pháo cao xạ 37mm để hình thành thế trận bảo vệ giao thông từ hậu phương đến trung tuyến và hỏa tuyến; đồng thời, kết hợp chặt chẽ giữa chiến đấu cơ động và bám trụ, tập trung lực lượng bảo vệ các trọng điểm.
Thứ năm, vận dụng linh hoạt, sáng tạo và phát triển các hình thức chiến thuật, phương pháp xác định, bố trí trận địa hợp lý. Trong điều kiện rừng núi có nhiều góc che khuất, các đơn vị phòng không căn cứ vào nhiệm vụ, đặc điểm về địch, địa hình và kinh nghiệm thực tiễn chiến đấu để nghiên cứu, tìm ra cách đánh sáng tạo, hợp lý; vận dụng linh hoạt những hình thức chiến thuật đánh địch có hiệu quả; chủ động cơ động bám sát đội hình bộ binh, thực hiện đánh địch trên không, sẵn sàng đánh địch mặt đất để yểm trợ, chi viện cho bộ binh tiến công. Để bảo vệ giao thông vận chuyển trên các đoạn đường đèo, các đơn vị phòng không đã cơ động đưa súng, pháo lên các mỏm núi, bám sát mục tiêu cần bảo vệ; đồng thời đặt các trận địa chốt trên những hướng máy bay địch thường bay qua và cơ động phục kích hai bên sườn đèo, bắn rơi nhiều máy bay địch, bảo vệ các tuyến đường vận tải chiến dịch.
Thứ sáu, củng cố và duy trì sức chiến đấu thường xuyên, liên tục trong suốt quá trình chiến dịch. Các đơn vị phòng không đã lợi dụng địa hình rừng núi để ngụy trang che giấu trận địa, sở chỉ huy nhằm tránh địch trinh sát, đánh phá để bảo toàn lực lượng. Xây dựng hệ thống công sự, hầm hào hoàn chỉnh để tránh hỏa lực của không quân, pháo binh địch, bảo đảm cho bộ đội chiến đấu dài ngày. Chủ động cơ động đội hình phù hợp với yêu cầu tác chiến, tạo thế có lợi, bất ngờ đánh địch; kết hợp vừa chiến đấu, vừa huấn luyện tân binh ngay tại mặt trận, kịp thời bổ sung lực lượng để duy trì sức chiến đấu.
Với sự ra đời của lực lượng phòng không, nghệ thuật khống chế đường không trong Chiến dịch Điện Biên Phủ đã hình thành; ta không chỉ đánh địch mặt đất mà có thể chủ động tiến công địch trên không; không chỉ đánh địch ở địa hình rừng núi mà còn đánh liên tục dài ngày ở địa hình trống trải; hạn chế hoạt động đường không của địch, tạo điều kiện thuận lợi cho các đơn vị pháo binh, công binh, bộ binh hoàn thành nhiệm vụ chiến đấu. Trong Chiến dịch Điện Biên Phủ, lực lượng phòng không đã cùng các lực lượng khác bắn rơi 62 máy bay các loại, riêng Trung đoàn Pháo cao xạ 367 bắn rơi 52 chiếc và bắn bị thương hàng trăm chiếc.
Những kinh nghiệm về nghệ thuật khống chế đường không trong Chiến dịch Điện Biên Phủ đặt nền móng cho sự phát triển của nghệ thuật tác chiến phòng không trong cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước. Hiện nay, vũ khí, trang bị (VKTB) ngày càng hiện đại, nếu chiến tranh xảy ra thì tác chiến đường không sử dụng vũ khí công nghệ cao sẽ là phổ biến. Tuy nhiên, những kinh nghiệm về chỉ đạo và vận dụng nghệ thuật khống chế đường không trong Chiến dịch Điện Biên Phủ vẫn còn nguyên giá trị.
Theo đó, ngoài làm tốt việc xây dựng nhân tố chính trị tinh thần, ý chí quyết tâm chiến đấu cao cho bộ đội, trước hết cần chủ động xây dựng thế trận, lực lượng phòng không 3 thứ quân ngay từ thời bình, có khả năng chuyển hóa linh hoạt, kịp thời trong các tình huống tác chiến; chú trọng xây dựng lực lượng có chất lượng cao, số lượng hợp lý, VKTB hiện đại, đủ năng lực quản lý, bảo vệ và tác chiến hiệu quả trên mặt trận đối không. Xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao, khai thác làm chủ VKTB kỹ thuật mới để đáp ứng với tác chiến hiện đại. Xây dựng hệ thống sở chỉ huy các cấp hiện đại, có khả năng chỉ huy, điều hành tác chiến trong mọi tình huống; bảo đảm đánh địch từ sớm, từ xa.
Hai là, tăng cường khả năng sẵn sàng chiến đấu, quản lý vùng trời, quản lý điều hành bay. Nâng cao chất lượng huấn luyện, diễn tập, hiệp đồng tác chiến trên mặt trận đối không với các quân, binh chủng chặt chẽ, sát với điều kiện tác chiến mới. Xây dựng phương án, tổ chức huấn luyện, diễn tập phòng tránh và đánh địch tiến công hỏa lực đường không phù hợp với trang bị của từng lực lượng, gắn với địa bàn tác chiến và khu vực phòng thủ.
Ba là, nâng cao chất lượng công tác đào tạo, bồi dưỡng, tập huấn, huấn luyện làm chủ VKTB, nhất là các loại VKTB mới, cải tiến. Tổ chức huấn luyện đồng bộ, chuyên sâu, sát với từng đối tượng tác chiến, đối với từng lực lượng trong tác chiến độc lập cũng như hiệp đồng quân, binh chủng, để nâng cao bản lĩnh chiến đấu của bộ đội, đặc biệt là cán bộ, chỉ huy các cấp.
Bốn là, thường xuyên cập nhật, nghiên cứu sự phát triển của VKTB cũng như phương thức tiến hành chiến tranh, tiến công hỏa lực đường không trên thế giới. Đẩy mạnh công tác nghiên cứu phát triển lý luận quân sự, nghệ thuật tác chiến phòng không ở quy mô chiến lược, chiến dịch và chiến thuật trong các loại hình tác chiến; cách đánh của các lực lượng phòng không trong thế trận phòng không 3 thứ quân, trên cơ sở trang thiết bị hiện có phù hợp với từng đối tượng tác chiến khi tác chiến độc lập và khi tác chiến hiệp đồng quân, binh chủng...