Công tác chuẩn bị chiến đấu ở Thủ đô được xúc tiến khẩn trương, từ việc xây dựng thế trận, điều chỉnh lực lượng tăng cường trang bị đến công tác phá hoại, di chuyển cơ sở vật chất ra ngoài thành phố. Hà Nội hiểu rằng đánh một kẻ thủ mạnh hơn mình nhiều lần thì cuộc kháng chiến nhất định sẽ vô cùng khó khăn, gian khổ, nên ngày càng gấp rút chuẩn bị sẵn sàng đối phó với mọi tình huống xấu nhất. Ban Chỉ huy mặt trận Hà Nội được Trung ương giao nhiệm vụ: Khi địch cố tình gây chiến tranh, thì nhanh chóng quật trả giành lại quyền chủ động chiến đấu giam chân địch một thời gian nhất định để kịp thời huy động lực lượng kháng chiến, với phương châm “tiêu diệt từng bộ phận sinh lực địch, nhưng đồng thời phải giữ gìn và phát triển lực lượng của ta”.
Với năm tiểu đoàn Vệ quốc quân và 9.000 tự vệ chiến đấu, tự vệ thành lúc đó, nội thành được chia làm ba liên khu cho tiện bố trí lực lượng chiến đấu. Dựa vào hệ thống ủy ban bảo vệ từ thành đến liên khu nội thành và khu hành chính ngoại thành Khu ủy bí mật chỉ đạo chuẩn bị các mặt công tác phá hoại để ngăn chặn địch, công tác trừ gian nhằm bịt mắt địch và công tác tiếp tế hậu cần, công tác giao thông liên lạc, công tác cứu hương... Đồng thời, Hà Nội cũng tổ chức chu đáo các địa bàn, khu an toàn ở nội và ngoại thành để bảo vệ Trung ương Đảng, Chính phủ và Chủ tịch Hồ Chí Minh,...
Tại Hà Nội, phía Pháp tiếp tục các hoạt động khiêu khích, nghiêm trọng nhất là vụ đốt nhà Thông tin Bờ Hồ ngày 4 tháng 12 năm 1946. Chiều 7 tháng 12, quân Pháp chiếm đóng nhà Ngân hàng Pháp - Hoa. Đến ngày 10 tháng 12, nhiều công sự của tự vệ ta bị Pháp đặt mìn phá hủy. Tinh hình nóng lên từng giờ. Sáng 16 tháng 12, Valuy từ Sài Gòn ra Hải Phòng triệu tập Moóclie. J. Xanhtơni, Đêbơ phổ biến kế hoạch đánh chiếm Hà Nội và khu vực phía bắc vĩ tuyến 16.
Cùng ngày, lực lượng Công an xung phong của ta đang giữ gìn trật tự trên đường phố bị quân Pháp bắn. Ngày 17 tháng 12, tự vệ ta lại bị tấn công, đồng thời hàng chục người dân phố Hàng Bún, Yên Ninh bị Pháp tàn sát. Ngày 18 tháng 12 năm 1946, thành phố Hà Nội có vẻ yên tĩnh, phố xá thưa thớt bóng người. Hai ngày trước, quân Pháp nổ súng khiêu khích, gây rối ở phố Lò Đúc, Hàng Bột, Hàng Khoai, Đồng Xuân,... nhưng quần và dân Hà Nội cảnh giác không bắn trả, chờ lệnh Chính phủ.
Chiều 18 tháng 12, Pháp gửi cho Chính phủ Việt Minh tôi hậu thư đòi làm nhiệm vụ trị an ở Hà Nội và đe dọa “đến sáng 20 tháng 12, nếu những điều đó không được chấp nhận thì quân Pháp sẽ chuyển hướng sang hành động. Sáng 19 tháng 12 Pháp gửi tiếp cho Việt Minh một tối hậu thư đòi tước vũ khí của Vệ quốc đoàn ở Hà Nội, đòi Việt Minh phải đình chỉ mọi hoạt động chuẩn bị kháng chiến. Trưa ngày 19 tháng 12, Ban Thường vụ Trung ương Đảng điện cho các chiến khu và tỉnh ủy thành ủy: giặc Pháp đã hạ tối hậu thư và đòi tước khí giới của Quân đội, Tự vệ, Công an ta.
Chính phủ đã bác bỏ tối hậu thư ấy. Như vậy, chỉ trong vòng 24 giờ là cùng, chắc chắn giải Pháp sẽ nổ súng. Chỉ thị của Trung ương: Tất cả hãy sẵn sàng. Vào lúc 20 giờ 3 phút ngày 19 tháng 12 năm 1946, đèn điện toàn thành phố phụt tắt, những khẩu pháo của ta ở Pháo đài Láng đã khai hỏa, mở đầu cho một giai đoạn lịch sử mới của dân tộc ta, đó là cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp xâm lược diễn ra trên toàn bộ đất nước.
Trong thời điểm lịch sử này, quân và dân Thủ đô Hà Nội lại là những người có vinh dự được nổ những phát pháo đầu tiên mở đầu toàn quốc kháng chiến. Cuộc chiến đấu Sáu mươi ngày đêm "Quyết tử cho Tổ quốc quyết sinh” tại mặt trận Hà Nội thực sự là một điểm sáng đầu tiên trong toàn bộ cuộc kháng chiến trường kỳ chống thực dân Pháp xâm lược của nhân dân ta dưới sự lãnh đạo của Đảng. Nhiều nhà sử học coi mốc này là khởi điểm cho cuộc chiến tranh Đông Dương lần thứ nhất.
Tình đến trung tuần tháng 12 năm 1946, Pháp đã tập ở Hà Nội 6.500 quân, hơn 22 xe tăng, 40 xe thiết giáp, trung 800 súng từ tiểu liên đến đại liên, 42 khẩu pháo, 30 máy bay và một số tàu chiến - những loại vũ khí, trang bị hiện đại nhất mà Pháp đã từng sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ hai. Chúng triển khai 54 vị trí đóng quân xen kẽ với các vị trí quan trọng của ta, tập trung ở sáu địa điểm lớn: trong thành có 1200 tên; Trường Bưởi có 205 tên; khu Đồn Thủy có 800 tên; khách sạn Mêtơrôphôn có 200 tên được hóa trang thường dân mang theo vũ khí ém sẵn; khu vực sân bay Gia Lâm có các trận địa pháo. Với cách bố trí quân xen kẽ, áp sát các cơ quan đầu não của ta, chúng dự tính “kế hoạch đánh chiếm Hà Nội chỉ trong 24 giờ”.
Về phía ta, lực lượng vũ trang Hà Nội gồm 5 tiểu đoàn bộ binh, 1 đại đội cảnh vệ, 4 trung đội pháo cao xạ và 13 đội quyết tử đánh tăng cùng 36 tổ du kích đặc biệt với tổng số quân 1561 người. Trang bị có 1.516 súng trường 3 trung liên, 1 đại liên Bazôka, 1.000 lựu đạn, 80 bom ba càng, 200 chai xăng, 1 khẩu cao xa, 1 khẩu sơn pháo 75 ly, 1 khẩu cối 25 ly và 2 khẩu 60 ly. Đoàn Thanh niên tự vệ Hà Nội mà nòng cốt là tự vệ. chiến đấu Hoàng Diệu có 300 người, Tự vệ thành Hoàng Diệu đổ khoảng 8.500 người, tự vệ các xí nghiệp có từ 1 trung đội đến 1 đại đội, lực lượng dân quân, tự vệ ở ngoại thành khoảng 2 vạn người, toàn bộ trang bị vũ khí chỉ có khoảng 500-600 trường 2 trung liên, một số súng ngắn, mìn, lựu đạn, còn lại là súng giáo, mác, dao găm và kiếm.
Như vậy, ta kém xa so với địch về vũ khí và phương tiện chiến đấu. Nhung quân Pháp không thể đánh giá được hết sức mạnh và nghị lực của quân và dân Thủ đô trong cuộc chiến không cân sức này. Với sự sẵn sàng cao, ngay sau khi Đài Tiếng nói Việt Nam phát đi mệnh lệnh tác chiến của Bộ trưởng Bộ Quốc phòng thì hệ thống đèn điện trong thành phố vụt tắt, chiến sĩ pháo binh Thủ đô nã pháo vào Sở Chỉ huy của giặc. Rồi cả Thủ đô nổ súng. Vệ quốc quân, Dân quân tự vệ và Công an đồng loạt tiến công các vị trí đóng quân của Pháp. Một bộ phận tự vệ thành phố cho nổ mìn, ngả cây và cột đèn nhằm chặn bước tiến của địch. Trong các phố, nhân dân hợp sức với lực lượng tự vệ vác bàn ghế, khuân hòm xiềng, sập gụ, kiện bông, thùng bát, đồ sứ cổ, tủ chè,... để tạo lập chướng ngại vật và chiến lũy ngăn địch. Các đơn vị chiến đấu của ta chia nhau đi các ngả tiêu diệt những ổ đề kháng của quân Pháp và lực lượng tay sai ở các “khu phố Tây”.
Cuộc chiến đấu nổ ra bất ngờ đối với quân Pháp, ngay cả tên cao ủy của Pháp ở Việt Nam cũng đã bị thương. Tuy nhiên, sau cú choáng váng, quân Pháp đã tung lực lượng phản kích quyết liệt. Ý chí và bản lĩnh “Quyết tử cho Tổ quốc quyết sinh” là động lực to lớn giúp quân và dân Hà Nội không phải chỉ cầm cự được một vài ngày như Pháp dự tính mà đã giam chân địch hai tháng (từ ngày 19 tháng 12 năm 1946 đến ngày 18 tháng 2 năm 1947).
Để làm được điều này, Thành ủy, Ủy ban Kháng chiếu thành phố đã quán triệt sâu sắc mục tiêu chiến lược của cuộc không chiến toàn quốc (trong đó Hà Nội được chọn làm chiến trường chính trong trận mở đầu) đã được Chủ tịch Hồ Chí Minh, Trung trong Đảng và Bộ Tổng Chỉ huy xác định trong Hội nghị bất thường của Ban Thường vụ Trung ương Đảng trong cuộc hợp từ ngày 17 đến 18 tháng 12 năm 1946 tại làng Vạn Phúc. Đó là: Một, tiêu hao, tiêu diệt một bộ phận quân dịch chiến đấu giam chân chúng càng lâu càng tốt. Hai, đi đôi với tiêu diệt địch, phải giữ gìn lực lượng ta; theo dõi sát tình hình mặt trận để lúc cần thì chủ động rút lực lượng ra ngoài cùng toàn quân và toàn dân kháng chiến lâu dài. Ba, Thủ đô phải nêu cao tinh thần anh dũng và sáng tạo trong chiến đấu để làm guong cho cả nước.
Quán triệt nhiệm vụ trên giao, Bộ Chỉ huy Chiến khu XI (tức Đặc khu Hà Nội) đã lãnh đạo quân và dân Thủ đô chuẩn bị tỉ mỉ, chu đáo về mọi mặt trong điều kiện có thể làm được cho kháng chiến, đồng thời xây dựng cho quân và dân Hà Nội một thế trận chiến tranh nhân dân rộng khắp, một tinh thần sẵn sàng xả thân vì nước. Do vậy, kể cả khi quân Pháp tập trung lực lượng tiến công, phản kích rất quyết liệt, nhưng ở bất cứ nơi nào chúng đến, vị trí nào chúng đặt chân tới đều vấp phải sự kháng cự quyết liệt của quân và dân Hà Nội với tinh thần “mỗi người dân là một người lính, mỗi nhà là một pháo đài, mỗi phố là một chiến tuyến”.
