Đánh lần thứ ba, ta quyết tâm bất ngờ diệt cho được một vị trí của địch để tạo ảnh hướng có lợi về chính trị và tinh thần đối với bộ đội và nhân dân, do vậy đã tập trung vũ khí, đạn dược cho đơn vị làm nhiệm vụ. Ngoài việc tăng cường vũ khí cá nhân, Mặt trận Hà Nội còn tăng cường thêm một khẩu pháo 37 ly với 6 viên đạn, một khẩu trọng liên 12 ly 7 với 175 viên đạn. Đúng 0 giờ 30 phút ngày 25, pháo 37 ly và súng máy 12 ly 7 của ta bắn vào hai bốt gác địch, phá được bốt gác thứ nhất. Hai khẩu trung liên của ta đồng thời bắn vào nhà dầu.
Tiểu đội quyết từ ở đầu mối phía Nam xung phong, nhưng hỏa lực địch bắn chặn nên phải dừng lại. Pháo và trọng liên ta tiếp tục diệt được bốt gác thứ hai của địch. Mũi phía nam vượt rào tiến vào sân sau nhà dầu. Hỏa lực địch từ gác cao quán cơm hỏa xa bắn chặn quân ta ở sân. Ở hướng thứ yếu phía bắc, lực lượng ta bí mật áp sát tường rào từ trước đã ném lựu đạn rồi vượt tường rào đánh vào. Hỏa lực địch từ một xe thiết giáp bắn mạnh về phía ta. Vì biết loại xe này rất lợi hại nên trong kế hoạch tác chiến, ta bố trí một đồng chí quân khí viên đánh cướp xe và tháo lấy khẩu súng máy 12 ly 7 của địch.
Khi phát hiện xe đang bắn, ta ném lựu đạn giết chết tên bắn súng máy và chiếm xe, dùng luôn khẩu súng này bắn vào đội hình địch. Nhân đó, lực lượng chính của ta xung phong vào khiến địch tháo chạy theo đường xe lửa về nhà ga. Trên hướng bắc, sau khi chiếm được xe thiết giáp, ta biết địch sẽ phản kích nên cho xe ra ngã tư Khâm Thiên - Hàng Lọng, dùng súng trên xe bắn mãnh liệt khiển địch không thể phản kích. Sau đó, do không biết cách thảo khẩu 12 ly 7 trên xe địch nên ta gài lựu đạn nổ phá rồi rút quân. Trận chiến đấu kết thúc, ta loại khỏi vòng chiến đấu 20 tên địch, phá một xe thiết giáp và khẩu trọng liên, thu một súng trường, một khẩu cácbin, một số đạn và lựu đạn.
Trận tập kích sân bay Gia Lâm ngày 16 tháng 1 năm 1947 là một trận đánh thắng lợi, thể hiện đậm nét tinh thần chủ động, tích cực tiến công địch. Sân bay Gia Lâm do thực dân Pháp xây dựng trên địa bàn huyện Gia Lâm, tỉnh Bắc Ninh (nay thuộc Hà Nội). Đây là một căn cứ quân sự lớn do 1.800 quân Pháp đóng giữ, là nơi xuất phát của các máy bay đi chi viện, thả quân dù tiếp tế cho nhiều nơi. Tại sân bay thường xuyên có khoảng 24 máy bay ở bốn khu.
Bao quanh sân bay là các hàng rào đơn dễ vượt qua. Để bảo đảm an toàn, địch tăng cường canh gác ngày đêm. Đêm 19 tháng 12 năm 1946, lực lượng vũ trang Bắc Ninh được giao nhiệm vụ tổ chức tập kích sân bay, nhưng khi đang chuẩn bị chiến đấu thì bị lộ, nên chưa thực hiện được. Tiếp đó, Tỉnh đội Bắc Ninh thực hiện một lần tập kích, phá được hai máy bay, còn lần thứ hai bị lộ, không thực hiện được.
Quyết tâm thực hiện bằng được nhiệm vụ trên giao, Tỉnh đội sử dụng Đại đội 1 và Đại đội 4, chọn những tốt cán hăng hái nhất để tổ chức một trung đội tập kích khu A, một trung đội tập kích khu B, một tiểu đội tập kích khu C và một trung đội tập kích khu D. Tất cả được trang bị súng trường, lựu đạn, chai xăng crếp và dao găm. Đêm 16 tháng 1 năm 1947, lợi dụng trời tối cuối tuần trăng ta chia làm bốn mũi, bí mật tiến vào các khu vực. Khi phân đội đánh khu B gần đến bờ rào thì địch phát hiện được. Ta lập tức nổ súng. Địch ném lựu đạn. Ta nhặt ném trả rồi xông tới ném cả lựu đạn và chai xăng crếp vào các mục tiêu. Lợi dụng ánh lửa xăng crếp, địch tập trung hỏa lực bắn vào quân ta, làm một số bị thương vong.
Vì vậy, ta không dùng chai xăng crếp mà sử dụng lựu đạn phá hủy máy bay. Trung đội đánh khu A đến chậm hơn, vào được sân bay, nhưng bị xe tăng địch ra phản kích nên chỉ kịp ném lựu đạn rồi rút. Các đơn vị đánh khu C và D đến chậm không vào được, nên cũng phải rút. Sau 30 phút chiến đấu, 12 máy bay địch bị phá hủy và phá hỏng; khoảng 30 tên địch bị loại khỏi vòng chiến đấu.
