Thị xã Sơn Tây cách trung tâm thành phố Hà Nội khoảng 40km, là một địa bàn chiến lược quân sự quan trọng ở Bắc Bộ trong kháng chiến chống Pháp. Ngay từ ngày đầu xâm lược Việt Nam, thực dân Pháp đã chọn Sơn Tây là nơi tập trung xây dựng căn cứ quân sự khống chế toàn bộ khu vực đồng bằng sông Hồng; làm điểm xuất phát tiến công lên Việt Bắc, Tây Bắc để tiêu diệt lực lượng cách mạng do Đảng và Chính phủ Việt Nam mà trực tiếp là Chủ tịch Hồ Chí Minh lãnh đạo.

Thực dân Pháp đã tập trung ở đây một lực lượng binh lực mạnh, đưa hàng nghìn binh lính xây dựng nhiều đồn bốt, tạo thành vành đai trắng, nhằm chia rẽ, cô lập lực lượng cách mạng với nhân dân, biến thành nơi chỉ huy các vùng lân cận của tỉnh Sơn Tây, thực hiện chính sách bình định tàn bạo và ác liệt.

Ngay từ ngày đầu, thực dân Pháp đã vấp phải sự kháng cự quyết liệt của quân, dân Sơn Tây. Sống trong vùng bị địch tạm chiếm, nhân dân thị xã đã có nhiều hình thức đấu tranh với địch: Chống địch càn quét, khủng bố bắt bớ và làm cơ sở giúp cán bộ cách mạng hoạt động. Các trận đánh phục kích, tập kích của lực lượng vũ trang, các đội du kích của thị xã ở các địa điểm quan trọng: Bến xe, thôn Mai Trai, Sơn Lộc, phố Mía, Phù Sa và các phố chung quanh Thành cổ Sơn Tây... đã làm cho quân giặc hoang mang lo sợ. Ta đã bắt sống và vận động hàng nghìn tên lính ra hàng.

Cuối tháng 4 đầu tháng 5/1954, Tỉnh ủy Sơn Tây đã chỉ đạo lực lượng vũ trang trên địa bàn đẩy mạnh hoạt động thọc sâu vào trong lòng địch, tập kích nhiều vị trí quanh thị xã như: Trạm gác Bảo chính đoàn ở chốt Nghệ cửa ngõ phía nam từ Hà Nội đi Sơn Tây; bốt com-măng-đô Phù Sa (Viên Sơn, Sơn Tây) bắt sống 12 tên, tiêu diệt 2 tên, thu toàn bộ vũ khí, quân trang, quân dụng.  

Việc tiêu diệt bốt com-măng-đô Phù Sa đã gây một tiếng vang lớn trong nhân dân và gây tâm lý hoang mang dao động đối với ngụy quân, ngụy quyền ở thị xã và bọn quân lính người Pháp, bởi vì bọn lính bốt này khét tiếng là hung hăng, tàn bạo, bốt lại nằm cách trung tâm thị xã hơn 1km, nơi đặt tổng hành dinh chỉ huy tác chiến của thực dân Pháp ở mặt trận phía Tây Hà Nội. Ngoài đê là bốt Zê-ni, phía xuôi là các bốt Thiều Xuân, Sen Chiểu nằm ở thế rất lợi hại. Tuy chung quanh có nhiều đồn bốt bao bọc nhưng ta vẫn đánh nhanh, diệt gọn, chứng tỏ sự cơ động trong chỉ huy tác chiến của lực lượng vũ trang thị xã đã trưởng thành vượt bậc, đáp ứng kịp thời với yêu cầu của cuộc kháng chiến.

Phối hợp với hoạt động quân sự, phong trào đấu tranh chính trị của quần chúng cũng phát triển mạnh mẽ, quần chúng tham gia đấu tranh ngày càng đông đảo, các hình thức đấu tranh tập thể rất linh hoạt và quyết liệt, nhất là đấu tranh chống địch bắt lính, chống khủng bố bắt người. Những hoạt động mạnh mẽ trên cả hai mặt quân sự, chính trị dồn dập đã làm cho địch lúng túng đối phó, chúng không còn thế chủ động như trước nữa; bọn địa phương quân tan rã nhanh chóng, số còn lại sáp nhập vào Bảo chính đoàn ở Ái Mỗ, Văn Miếu. Bộ máy tề và bọn do thám hoang mang trước những đòn trừng trị của ta đối với một số kẻ phản động, chúng không dám hung hăng như trước, một số ngoan ngoãn chịu sự điều khiển của ta.

Chiến công của quân, dân Sơn Tây đã cùng cả nước hỗ trợ, chỉ viện cho chiến dịch Điện Biên Phủ. Ngày 7/5/1954, tin chiến thắng ở Điện Biên Phủ vang đi khắp nơi và nhanh chóng truyền về thị xã.

Các khu du kích Quảng Oai, Thạch Thất, Phúc Thọ ngày càng mở rộng và vững mạnh làm cho địch ở Sơn Tây rất lo sợ và bối rối, mất ổn định về tư tưởng, đào ngũ hàng loạt. Lợi dụng thời cơ đó, kết hợp với cơ sở cài cắm sẵn từ trước, lực lượng binh vận đã vận động binh lính bốt Zê-ni ở Bến Tàu (là khu vực cảng Sơn Tây ngày nay) trói bọn chỉ huy, mang súng ra hàng lực lượng kháng chiến. 40 tên địch đã mang theo 1 súng cối 61 ly, 2 ca-nô, 2 vô tuyến điện, 6 tiểu liên, 2 trung liên và 100 súng trường ra hàng cách mạng.

Từ tháng 6/1954, địch ở thị xã rất hoang mang, lực lượng địch rút dần về Hà Nội, để lại lính ngụy là chính, công tác tuyên truyền địch ngụy ngày càng có điều kiện đẩy mạnh và có kết quả. Cờ đỏ sao vàng xuất hiện ngày càng nhiều, truyền đơn, áp phích tuyên truyền tin thắng lợi của ta được tung và dán ở khắp nơi: bến xe, chợ, nơi công cộng trước trụ sở địch... Nhiều tên lính thấy áp-phích của ta xúm lại xem nhưng không tên nào dám xé. 

Ngay sau lễ tuyên dương chiến thắng ở Điện Biên Phủ, dự đoán địch có thể rút khỏi Sơn Tây, một số đơn vị chủ lực của Đại đoàn 312 và Đại đoàn 304 được điều động tăng cường cho địa bàn Sơn Tây, đã phối hợp với bộ đội địa phương và dân quân du kích bao vây chặt các vị trí đóng quân của địch; phong tỏa các đường giao thông, nhất là đường 11A Hà Nội-Sơn Tây, nhiều toán địch đi tuần tiễu bị tiêu diệt. Việc tiếp tế bằng đường bộ bị cắt, địch phải tiếp tế bằng đường không và dựa vào công sự kiên cố để cố thủ. Thời gian này, địch hoang mang dao động đến cực độ, không ngày nào là không có lính ra hàng hoặc đào ngũ, có khi đến cả tiểu đội, trung đội.

Sau khi chiếm được đồi Him Lam ở mặt trận Điện Biên Phủ, Đại tướng, Tổng Tư lệnh Võ Nguyên Giáp quyết định chuyển hướng chiến lược không đánh sang Thượng Lào mà đánh mạnh ở đồng bằng Bắc Bộ để triệt phá nguồn tiếp tế, binh lượng và quân lính, không cho chúng có hậu thuẫn và tiếp tế lên Điện Biên Phủ. Do đó lúc này, Trung đoàn 57⁽¹⁾ được giao nhiệm vụ hoạt động ở Sơn Tây và Hà Đông. Chưa đầy một tháng trung đoàn đã giải phóng được phần lớn đất đai và dân cư ở phía tây, phía nam Sơn Tây và Hà Đông. Vùng giải phóng được mở rộng gắn sát với ngoại vi thị xã Hà Đông và thành phố Hà Nội. Địch chỉ còn sát với một số đoạn đường giao thông trên các quốc lộ 6.1 và gần các thành phố, thị xã.

Tuy thất bại ở nhiều nơi nhưng để trấn an tinh thần bọn tề, ngụy đang bị tan rã, đêm 16/7/1954, thực dân Pháp dùng đại bác từ Thành cổ Sơn Tây và bốt Phù Sa liên tiếp bắn phá Đường Lâm, Sơn Đông. Đặc biệt sáng 17/7/1954, quân Pháp dùng xe tăng, xe cơ giới và bộ binh có pháo binh yểm trợ gồm 200 tên tấn công vào Đường Lâm giải vây cho bốt Văn Miếu, khai thông đường Sơn Tây-Trung Hà và đón quân từ Trung Hà rút về thị xã. Chúng đi theo đường 32 và đê sông Hồng, trú quân ở gò Đồng Sấu, dùng súng cối và trọng liên bắn vào các thôn để giết hại và uy hiếp nhân dân, nhưng do vấp phải sự chống trả quyết liệt của bộ đội địa phương và du kích xã nên chúng không vào được làng. Đến chiều, địch phải rút về cố thủ trong thị xã. Đây cũng là phản ứng cuối cùng báo hiệu giờ tận số của bọn Pháp ở Sơn Tây.

Trung đoàn 57 đang chuẩn bị phương án tiến công vào các đồn, bốt địch dọc đường 11A thì nhận được tin Hiệp định Geneva đã được ký ngày 21/7/1954. Theo hiệp định, hai bên sẽ ngừng bắn vào 0 giờ ngày 1/8/1954 trên toàn Đông Dương, quân đội Pháp chấp nhận rút quân khỏi miền bắc Việt Nam trong vòng thời gian 80 ngày kể từ khi hiệp định được ký kết.

Thực hiện lệnh ngừng bắn, quân địch còn lại ở Sơn Tây được phép rút về Hà Nội để tập kết ở Hải Phòng trước khi rút vào miền Nam. Ta đã cho địch tập trung về thị xã, nằm chờ quân ta vào tiếp quản. Theo sự thỏa thuận giữa hai bên, ngày 5/8/1954 địch phải rút khỏi Sơn Tây, nhưng trước sức mạnh áp đảo của quân ta và trước khí thế đấu tranh quyết liệt của quần chúng thị xã, quân đội viễn chinh Pháp phải lặng lẽ rút khỏi thị xã trước 2 ngày. Ngày 3/8/1954, thị xã Sơn Tây được giải phóng, chấm dứt 71 năm đô hộ của thực dân Pháp (1883-1954).