Dưới sự chỉ đạo của Đại đoàn trưởng Lê Trọng Tấn, cán bộ, chiến sĩ Đại đoàn 312 đã vận dụng linh hoạt, sáng tạo các hình thức chiến thuật như đánh điểm diệt viện, vây điểm diệt viện, đánh công kiên… góp phần làm nên các chiến thắng Sông Thao (1949), Biên giới (1950), Trung Du (1951), Hòa Bình, Tây Bắc (1952), Thượng Lào (1953). Với sự phát triển vượt bậc về quy mô lực lượng, trình độ tác chiến, Đại đoàn 312 được lựa chọn là lực lượng tiến công trên hướng chủ yếu vào tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ - “pháo đài khổng lồ không thể công phá” giữa núi rừng Tây Bắc.

Trên cơ sở nghiên cứu kinh nghiệm tiến công tập đoàn cứ điểm của địch ở Nà Sản và cách bố trí lực lượng địch ở Hoà Bình, Sầm Nưa, đồng chí Lê Trọng Tấn kết luận: “Trước hết hình thức của tập đoàn cứ điểm không phải là một sản phẩm của trí tuệ. Sự xuất hiện tập đoàn cứ điểm có nguyên nhân của nó. Đó là sự trưởng thành tác chiến của Quân đội ta”, đồng thời tích cực động viên, xây dựng quyết tâm công phá “pháo đài” Điện Biên Phủ cho cán bộ, chiến sĩ.

Quán triệt phương châm tác chiến từ “đánh nhanh, giải quyết nhanh” sang “đánh chắc, tiến chắc”, đồng chí Lê Trọng Tấn chỉ đạo Đại đoàn 312 tiến công và tiêu diệt cụm cứ điểm Him Lam, hoàn thành nhiệm vụ mở màn Chiến dịch Điện Biên Phủ. Thực hiện chủ trương xây dựng trận địa tiến công và bao vây, đồng chí Lê Trọng Tấn chỉ đạo Đại đoàn 312 xây dựng hào giao thông từ đồi Độc Lập nối liền với đường hào của Đại đoàn 308 qua Him Lam, Long Bua, nối liền với đường trục của Đại doàn 316, chuẩn bị công kích các vị trí D, E và 105. Đại đoàn 312 vận dụng phương pháp “đánh bóc vỏ”, “đánh từng bước”, triệt để thực hiện nguyên tắc “vây, lấn, tấn, triệt, diệt” bằng trận địa chiến hào, chia cắt các cứ điểm, không cho địch có cơ hội hỗ trợ, chi viện cho nhau, khi thời cơ thuận lợi xuất hiện, lập tức tổ chức tiến công, đột phá lần lượt, đẩy quân địch vào thế bị động phòng ngự.

Nắm chắc thời cơ tổng công kích, chiều ngày 7/5/1954, một đơn vị của Đại đoàn 312 tiến công vào Sở Chỉ huy, bắt tướng De Castries cùng Bộ Tham mưu của Tập đoàn cứ điểm Điện Biên Phủ, hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ được giao, góp phần cùng quân và dân ta làm nên chiến thắng Điện Biên Phủ “lừng lẫy năm châu, chấn động địa cầu”.

Tại lễ mừng công chiến thắng Điện Biên Phủ, Đại đoàn 312 mà đồng chí Lê Trọng Tấn là người chỉ huy cao nhất, vinh dự được nhận Cờ “Quyết chiến quyết thắng” của Chủ tịch Hồ Chí Minh. Ngay chính Tướng De Castries cũng thú nhận: “Chúng tôi rất khâm phục đơn vị đầu tiên đánh Điện Biên Phủ và cũng chính  là đơn vị bắt sống chúng tôi vào những ngày cuối cùng".

Trước hành động của Mỹ và chính quyền Sài Gòn mở cuộc Hành quân Lam Sơn 719 đánh ra Đường 9 - Nam Lào, đầu năm 1971, Bộ Chính trị và Quân ủy Trung ương quyết định mở Chiến dịch phản công Đường 9 - Nam Lào với quyết tâm “phải đánh thắng trận này dù có phải động viên sức người, sức của và hy sinh như thế nào, vì đây là một trong những trận có ý nghĩa quyết định về chiến lược”. Quán triệt tinh thần đó, tháng 2/1971, Bộ Quốc phòng thành lập Mặt trận Đường 9 - Nam Lào (Bộ Tư lệnh 702) do Tổng Tham mưu phó Thiếu tướng Lê Trọng Tấn làm Tư lệnh, trực tiếp chỉ huy điều hành chiến dịch.

Với kinh nghiệm nhiều năm chỉ huy trực tiếp ở các chiến trường gai góc và nóng bỏng, đồng chí Lê Trọng Tấn nhận định Đường 9 - Nam Lào là hướng có nhiều khả năng, vì vậy, phải tập trung cao nhất cho hướng này. Để đánh lại thế gọng kìm đánh chiếm Sê Pôn của địch, đồng chí Lê Trọng Tấn đã chỉ đạo không dàn đều lực lượng đối phó với cả 3 cánh quân mà thực hành cô lập từng hướng, đập tan thế gọng kìm của địch, thực hiện bẻ gãy từng cánh quân, khiến chúng không thể hỗ trợ cho nhau, tiến tới tiêu diệt toàn bộ quân địch.

Dưới sự chỉ đạo của đồng chí Lê Trọng Tấn và Bộ Tư lệnh chiến dịch, quân ta đã hình thành vững chắc thế bao vây, chặn đánh địch trên toàn khu vực, tập trung bẻ gãy cánh quân phía Bắc Đường 9, đập tan mọi cố gắng của địch lên Sê Pôn, buộc địch phải co về phòng ngự. Phán đoán đúng khả năng quân địch  sẽ rút chạy, đồng chí Lê Trọng Tấn và Bộ Tư lệnh Mặt trận lệnh cho Sư đoàn 304 và Sư đoàn 308 đưa lực lượng dồn sâu xuống Nam Đường 9, buộc địch phải bỏ Bản Đông tháo chạy. Sau 5 ngày liên tục truy kích địch, ngày 23/3/1971, Tư lệnh Lê Trọng Tấn quyết định kết thúc chiến dịch; bởi trải qua hơn 50 ngày đêm chiến đấu, tuy giành được thắng lợi to lớn, tinh thần chiến đấu của bộ đội lên cao nhưng lực lượng của ta cũng bị suy giảm, hơn nữa không có sự chuẩn bị đầy đủ về hậu cần, kỹ thuật nên chưa thể đủ sức để tiếp tục tiến công truy quét địch.

Trong khí thế tiến công “một ngày bằng 20 năm”, ngày 22/4/1975, Bộ Chính trị bổ sung Trung tướng Lê Trọng Tấn làm Phó Tư lệnh Chiến dịch Hồ Chí Minh, kiêm Tư lệnh Cánh quân hướng Đông, gồm lực lượng chủ yếu là Quân đoàn 2 và Quân đoàn 4. Dưới sự chỉ đạo của Phó Tư lệnh Lê Trọng Tấn, Cánh quân hướng Đông tiếp tục phát huy lối “tiến công trong hành tiến”, phá vỡ hàng loạt chốt phòng ngự lâm thời của địch, áp sát cửa ngõ Sài Gòn.

Tranh thủ thời cơ địch đang hoảng loạn và tan rã trên diện rộng, Trung tướng Lê Trọng Tấn đề nghị và được Bộ Tổng Tư lệnh chấp thuận cho Cánh quân hướng Đông mở đầu trận tổng tiến công vào Sài Gòn từ 18 giờ ngày 29/4/1975. Là lực lượng khai hỏa đầu tiên, Cánh quân hướng Đông đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ từ khi mở màn đến khi kết thúc chiến dịch, đồng thời là lực lượng tiến vào nội đô Sài Gòn - Gia Định sớm nhất, tiến vào chiếm giữ Dinh Độc Lập, bắt Tổng thống Dương Văn Minh cùng nội các chính quyền Sài Gòn, kết thúc thắng lợi cuộc chiến tranh cách mạng Việt Nam ròng rã 30 năm.   

Thực tiễn thắng lợi của cuộc Tổng tiến công và nổi dậy mùa Xuân 1975 với đỉnh cao là Chiến dịch Hồ Chí Minh lịch sử đã chứng minh: “Cánh quân phía Đông là sáng tạo của Bộ Tổng Tham mưu vì nó không có từ đầu trong kế hoạch giải phóng miền Nam”.