Đi đầu là Tiểu đoàn 101, tiếp đó đến Trung đoàn bộ, Tiểu đoàn 102, Tiểu đoàn 103. Một trung đội của Tiểu đoàn 101 sẽ bí mật chốt giữ cấu để đề phòng lực lượng gác cầu của địch phát hiện chặn đánh. Một trung đội của Tiểu đoàn 103 sẽ chốt ở khu vực Cột Đồng hồ để bảo vệ sau lưng. Thời gian phổ biến mệnh lệnh cho cấp tiểu đoàn lúc 10 giờ, cho chiến sĩ ăn 1 giờ. Bộ đội sẽ có ba giờ để chuẩn bị. Bộ Chỉ huy mặt trận cho Liên khu 2 và Liên khu 3 tiến công địch mãnh liệt để nghi binh trong các đêm 15 và 16 tháng 2, đồng thời cắt cử giờ chuẩn bị thuyền đò vượt sông.
Trong khi ta khẩn trương chuẩn bị mọi mặt cho cuộc rút quân thì trưa 16 tháng 2, Tổng lãnh sự Trung Hoa dân quốc đề nghị ta giúp lương thực và ngừng bắn vào ngày 18 hoặc 20 đế đưa hết người Hoa ra khỏi Liên khu 1. Ta biết rõ Pháp cũng muốn người Hoa rút hết ra khỏi Liên khu 1 để có thể tự do bắn phá, tiêu diệt lực lượng của ta, kết thúc cuộc chiến ở Liên khu 1. Tương kế tựu kế, ta đồng ý giúp Tưởng một ít lương thực và đề xuất tạm ngừng bắn vào ngày 18. Phía Pháp cũng đồng ý chọn ngày này. Như vậy, ta đã lừa được kẻ địch vốn rất nham hiểm khiến chúng hoàn toàn không phát hiện được ý định rút quân của ta.
Trước ngày tạm ngừng bắn, đêm 15 và 16 tháng 2, Bộ Chỉ huy mặt trận Hà Nội lệnh cho Liên khu 1 tổ chức tiến công Ô Cầu Dền; Liên khu 3 đánh vào Hàng Bột, Cầu Giấy, Kim Mã Tiểu đoàn 145 tập kích Đông Ngạc, Mai Dịch, Hoài Đức và cho nhiều tố luồn sâu vào nội thành quấy rối, phá hoại. Đêm 16/2, Liên khu 1 đánh một số vị trí và quấy rối nhiều nơi. Ngày 17, ta không tổ chức đánh lớn. Về phía địch cũng vậy, vì tình báo ta từng nắm được địch sẽ đưa viện binh từ Hải Phòng lên vào ngày 18 tháng 2 để chuẩn bị đợt tiến công mới vào Liên khu 1.
Đêm 17 tháng 2, mưa phùn gió bấc, trời rất tối. Đúng 20 giờ, theo kế hoạch đã định, các đơn vị từ vị trí tập kết ở đình Phất Lộc tiến ra Cột Đông hồ, vượt qua đường, qua đê rồi tiến về phía Bắc qua gầm cầu Long Biên. Trên cầu đích thỉnh thoảng rọi đèn pha, nhưng mưa phùn bao phủ nên chúng không phát hiện được gì. Qua gầm cầu khoảng 700m, bộ đội lội qua nhánh sông Cái (do vào tháng này nước chỉ đến ngang đầu gối) sang bãi Trung Hà, sau đó từ đầu bãi Già theo hào giao thông lên bãi Non.
Thuyền của nhân dân Tứ Tổng tiếp tục chở bộ đội qua một lạch nhỏ sang bãi Tứ Tổng. Từ đó, các đơn vị tiến qua Tam Lạc đến Tàm Xá. Trong Liên khu 1, tiếng pháo nghi binh, tiếng mìn, tiếng lựu đạn của ta vẫn tiếp tục nổ. Ta cũng đã chuẩn bị sẵn những đồng chăn, đệm đã tẩm xăng và những bó hương cháy chậm để sẽ bùng lên khắp Liên khu 1 nhằm nghi binh lừa địch.
Đến 24 giờ, bộ phận cuối cùng của Trung đoàn đã đến gầm cầu Long Biên. Tại Tàm Xá, được nhân dân cung cấp về đặc điểm địa hình và tình hình địch, biết không thể dừng chân ở đây được, ta đã quyết định vượt sông Con ngay. Lúc 3 giờ ngày 18 tháng 2 năm 1947, từ đình Tàm Xá, cách bến sông hơn 100m, ta vượt qua sông Con sang Dầu, Canh (Đông Anh, Phúc Yên). Tuy gọi là sông Con, nhưng rộng và sâu hơn sông Cái nước lại chảy rất xiết. Số thuyền huy động được của nhân dân Tàm Xá và Tam Lạc, Tứ Tổng chỉ có 20 chiếc, trong đó một nửa là thuyền “tam bản”, mỗi thuyền chở được từ 6 đến 8 người; còn lại là thuyền nan, mỗi thuyền chỉ chở được 3 đến 4 người. Thuyền nhỏ, số lượng lại ít. Do vậy, cho đến hết ngày và đêm 18, toàn đơn vị mới cơ bản hoàn thành việc qua sông qua.
Sáng 19 tháng 2, khi những bộ phận làm nhiệm vụ cảnh giới cuối cùng của ta rút sang sông thì địch cũng phát hiện được Trung đoàn Thủ đô đã rút khỏi Liên khu 1. Chúng liền huy động thủy, lục, không quân đuổi theo hòng tiêu diệt Trung đoàn Thủ đô. Từ chùa Tàm Xá, nơi đóng quân của Đội liên lạc đặc biệt, ta phát hiện địch đã đến Tứ Tổng liền cho hai đồng chí tiếp tục dẫn đơn vị cuối cùng ra bến vượt, số còn lại bố trí đội hình chặn địch.
Vừa đánh, Đội liên lạc vừa rút sang phía tây (phía bãi sậy) để đánh lạc hướng không cho địch tiến về phía bến đò. Các chiến sĩ tự vệ đã anh dũng hy sinh sau khi tiêu diệt 17 tên địch và bảo vệ bộ đội rút quân an toàn. Thất bại cay đắng, địch lồng lộn tàn sát hơn 50 người dân ở Tứ Tổng, Tàm Xá. Nhưng toàn bộ Trung đoàn Thủ đô đã qua sông an toàn và tiếp tục hành quân về Thương Hội, Đan Phượng, Hà Đông.
