Đây là trục đường quan trọng từ nội thành ra hướng Tây Nam thành phố, qua Thái Hà và Ngã Tư Sở, Hà Đông. Lực lượng phòng ngự của ta ở đây là Tiểu đoàn 56 vốn đang phòng thủ ở Ô Cầu Dền được điều sang thay Tiểu đoàn 523 rút về làm dự bị. Tiểu đoàn bố trí Đại đội 2 ở Giảng Võ; Đại đội 3 ở Ngã Tư Sở; riêng Đại đội 4 được giao phòng ngự ở đoạn đường Ô Chợ Dừa - Nam Đồng.
Điều hết sức đặc biệt là Đại đội 4 phần lớn gồm những chiến sĩ vốn là binh sĩ người Việt của Pháp đóng ở tô giới Thượng Hải, khi biết nước nhà được độc lập đã đấu tranh đòi về nước. Đây là những người khoẻ mạnh, bắn giỏi, có kỹ thuật chiến đấu, quen thuộc với kỷ luật quân sự, rất hiểu lính Pháp nên rất tự tin, chiến đấu dũng cảm. Toàn đại đội có 3 trung đội tế binh: Tiểu đội hỏa lực gồm 1 khẩu trung liên, 1 khẩu cối 60; Một trung đội tự vệ chiến đấu của Liên khu 3 và một Tiểu đội trinh sát liên lạc. Đại đội còn được tăng cường tổ cứu thương, tiếp tế. Để phòng ngự, Đại đội bố trí bên phải đường là Trung đội 1 và Trung đội tự vệ chiến đấu; bên trái đường là Trung đội 2 và Trung đội 3. Các hỏa lực trung liên cối bom ba càng, chai xăng crếp được bố trí bảo vệ baricát Ô Chợ Dừa. Tường từ nhà nọ sang nhà kia đục thông, dọc lòng đường đặt nhiều chướng ngại vật để nghi binh có mìn.
Về phía địch, sau khi đánh chiếm đoạn đường Văn Miếu - Ô Chợ Dừa, chúng cho phá baricát số 1 của ta trên đoạn này. Ngày 6 tháng 1 năm 1947, chúng sử dụng gần 1.000 tên với 7 xe tăng, 10 xe thiết giáp, xe ủi đất, chia thành hai cánh. Cánh thứ nhất theo đường Cát Linh, Giảng Võ tiến công làng Giảng Võ. Cánh thứ hai theo đường Văn Miếu, Ô Chợ Dừa, gồm một mũi theo đường La Thành cùng cánh thứ nhất tiến công làng Giảng Võ, một mũi đánh chiếm Ô Chợ Dừa - Nam Đồng.
Lúc 3 giờ 30 phút, địch bí mật tiếp cận, bất ngờ bao vây rồi tiến công làng Giảng Võ. Đến 6 giờ 30 phút, chúng cho máy bay bay dọc đường Nam Đồng để hiệu chỉnh cho pháo bắn vào baricát Ô Chợ Dừa và dọc đường, đồng thời đặt súng máy từ các nhà cao tầng bắn chi viện cho xe ủi đất đến phá baricát.
Theo dõi chặt chẽ hoạt động của địch, ta chờ địch đến gần mới ném lựu đạn, chai xăng và bắn súng tiêu diệt địch, liên tiếp đánh lui mấy đợt xung phong và gây cho chúng nhiều thương vong. Xe ủi đất của địch cũng bị trúng một đầu đạn pháo và bốc cháy. Không phá nổi baricát, địch tập trung xung lực, hỏa lực đánh vào cánh phải của ta, lần lượt chiếm từng nhà. Quân ta dùng súng trường, tiểu liên, lựu đạn, chai xăng, đầu đạn pháo chống trả quyết liệt. Nhiều người dùng mã tấu, gươm, giáo đánh giáp lá cà.
Vì địch có hỏa lực mạnh hơn. ta buộc phải vừa đánh vừa lui, song do thông thạo địa hình nên hạn chế được thương vong. Đến trưa, địch chiếm được một quãng phố ở bên phải, rồi rất chủ quan tiến theo hàng dọc xuống Nam Đồng, Trung đội 2 của ta ở bên trái đường cụm lại chặn địch tiến sang đường. Trung đội 3 chặn dịch gần về phía Nam Đồng, Ngã Tư Sở.
Các “hải ngoại quân” của ta là thiện xạ đã diệt nhiều địch khi chúng qua những đoạn đường trống trải. Địch phải dừng lại và cho pháo cối bắn chi viện sang dãy phố bên trái. Trung đội 2 và Trung đội 3 dùng súng trường, tiểu liên, lựu đạn, chai xăng, đầu đạn pháo đánh trả quyết liệt, tiêu diệt nhiều địch, khiến cho chúng không sang được dãy phố bên trái. Chiều ngày 6 tháng 1, địch buộc phải lui quân về phía Đông Bắc Ô Chợ Dừa.
Gắn liền với trận Ô Chợ Dừa - Nam Đồng là trận phòng ngự Giảng Võ ngày 6 tháng 1 năm 1947. Giảng Võ là một thôn ở ngoại ô phía Tây Hà Nội, theo đê La Thành về phía Đông đến Ô Chợ Dừa, phía Tây đến Cầu Giấy. Phía Tây Nam, cách một cánh đồng nhỏ có làng Thành Công. Phía Bắc có hồ Giảng Võ.
Khi địch mở cuộc tiến công mới, nhận thấy lực lượng ở Liên khu 3 còn mỏng, chỉ có Tiểu đoàn 523, Bộ Chỉ huy mặt trận đã điều Tiểu đoàn 56 từ Khu 2 sang phòng ngự ở khu vực Ô Cầu Dền thay cho Tiểu đoàn 523 về phía sau chấn chỉnh và làm lực lượng dự bị. Thực hiện nhiệm vụ, Tiểu đoàn 56 bố trí Đại đội 2 phòng ngự ở Giảng Võ, gồm 3 trung đội bộ binh được trang bị 1 khẩu trung liên, 2 khẩu tiểu liên, 40 khẩu súng trường các loại, bom ba càng, còn lại là vũ khí thô sơ.
Khoảng 3 giờ 30 phút ngày 6 tháng 1 năm 1947, lợi dụng đêm tối, mưa phùn gió rét, được một số tên Việt gian dẫn đường, địch cho 2 xe tăng, một số xe bọc thép chở một đại đội theo đường Cát Linh - Giảng Võ, một đại đội từ Ô Chợ Dừa sang bí mật tiếp cận. Khoảng 6 giờ, chúng bao vây quân ta ở trong làng. Vì không bố trí canh gác từ ngoài làng, ta không sớm phát hiện được địch. Mờ sáng, địch dùng pháo cối bắn vào làng, cùng lúc đó hai xe tăng địch tiến đến cổng làng.
Tuy bị bất ngờ chiến đấu trong thế bị động và bất lợi, nhưng ta đã kịp thời triển khai lực lượng phòng ngự đánh địch. Sau khi pháo bắn dồn dập, địch cho xe tăng dẫn đầu bộ binh xung phong vào cổng chính. Ta chờ địch đến gần mới bắn và ném lựu đạn. Xe tăng địch vừa tiến vào cổng làng, tổ quyết tử đã lao lên đâm bom ba càng làm xe tăng đứt xích. Các tổ bộ binh bắn súng trường và ném lựu đạn tiêu diệt một số tên địch. Đợt xung phong đầu tiên của địch bị đánh lui.
Địch chấn chỉnh đội hình và tiếp tục bắn pháo rồi lại tấn công vào làng. Tuy ta bị thương vong nhiều vì chưa làm được nhiều công sự nhưng vẫn đánh lui được địch. Địch lại chuẩn bị hỏa lực và đến 10 giờ 15 phút với ưu thế binh lực, hỏa lực đã đột phá được vào làng. Do đã vây chặt xung quanh làng nên địch tìm mọi biện pháp tiêu diệt quân ta. Trước tình thể bốn mặt có địch, để bảo toàn lực lượng, ta dùng trung liên bắn kiềm chế vào đội hình địch để bộ đội phá vây vượt để La Thành, rút về làng Thành Công.
Trận chiến đấu kết thúc, ta tiêu diệt 30 tên địch. Cuối ngày, quân địch buộc phải rút khỏi làng Giảng Võ do không đủ sức chiếm giữ. Cùng thời gian này, địch ở Ô Chợ Dừa cũng không chiếm được Nam Đồng và phải rút quân.
