Lương thực và hàng hóa từ vùng tự do được chuyển đến Liên khu 4, cách mặt trận Điện Biên Phủ từ 300 đến 600 km. Nhiệm vụ này được thực hiện bởi 261.000 dân công.
Cung đường vận tải dài khoảng 600 km được chia thành hai tuyến: tuyến hậu phương và tuyến chiến dịch. Dân công chuyển vũ khí, đạn dược, lương thực theo tuyến chiến dịch ở Ba Khe và Suối Rút.
Tuyến hậu cần trải dài hơn 450 km từ Liên khu 4. Dọc tuyến đường này, Pháp đã xác định khoảng 40 vị trí trọng điểm và không quân liên tục đánh phá. Tuy nhiên, dân công vẫn tiếp tục chuyển hàng qua rừng hoặc các đường khác.
Để đảm bảo thông suốt cung đường hậu cần, công binh đã phá thác, khai thông đường thủy ngược sông Mã và sửa chữa đường bộ từ Thanh Hóa đến Hòa Bình.
Dân công Việt Nam với xe đạp thồ, đôi bồ và các phương tiện khác đã vận chuyển hàng hóa qua núi cao, vực thẳm. Xe đạp thồ được cải tiến bằng cách buộc thêm cành tre dài để giữ thăng bằng.
Các đoàn bè mảng của dân công cũng xuôi ngược thác ghềnh trên các sông Mã, Đà, Lô, Chảy để đưa hàng đến mặt trận.
Đầu tháng 3/1954, hậu cần đã đảm bảo khoảng 95% cho chiến dịch. Lương thực, đạn dược được chuyển theo các hướng khác nhau để phục vụ cho các đơn vị tham chiến.
Dọc tuyến hậu cần chiến dịch có các bệnh viện mặt trận do các đội điều trị phụ trách. Tuy nhiên, do chiến trường khốc liệt, số thương bệnh binh tăng gấp đôi dự kiến.
Sau khi chiến dịch nổ súng, việc bảo đảm sức khỏe cho bộ đội trở nên khó khăn hơn. Hậu cần đã gửi đồ khô, ướp thịt, dưa muối lên mặt trận. Sau mỗi trận đánh, hậu cần tải thương binh về phía sau để cứu chữa.