Phần cuối bài thơ ghi lại cảnh hai người chiến sĩ – hai đồng chí trong chiến đấu. Họ cùng "đứng cạnh bên nhau chờ giặc tới", cảnh tượng chiến trường là "rừng hoang sương muối", một đêm đông vô cùng lạnh lẽo hoang vu giữa núi rừng chiến khu. Trong gian khổ ác liệt, trong căng thẳng "chờ giặc tới", hai chiến sĩ vễn "đứng cạnh bên nhau", vào sinh ra tử có nhau. Đó là một đêm trăng trên chiến khu. Một tứ thơ đẹp bất ngờ xuất hiện:"Đầu súng trăng treo". Người chiến sĩ trên đường ra trận thì "ánh sao đầu súng bạn cùng mũ nan". Người lính đi phục kích giặc giữa một đêm đông "rừng hoang sương muối" thì có "đầu súng trăng treo". Cảnh vừa thực vừa mộng, về khuya trăng tà, trăng lơ lửng trên không như đang "treo" vào đầu súng. Vầng trăng là biểu tượng cho vẻ đẹp đất nước thanh bình. Súng mang ý nghĩa cuộc chiến đấu gian khổ hi sinh. "Đầu súng trăng treo" là một hình ảnh thơ mộng, nói lên trong chiến đấu gian khổ, anh bộ đội vẫn yêu đời, tình đồng chí thêm keo sơn gắn bó, họ cùng mơ ước môt ngày mai đất nước thanh bình. Hình ảnh "Đầu súng trăng treo" là một sáng tạo thi ca mang vẻ đẹp lãng mạn cùa thơ ca kháng chiến, đã được Chính Hữu lấy nó đặt tên cho tập thơ – đóa hoa đầu mùa của mình. Trăng Việt Bắc, trăng giữa núi ngàn chiến khu, trăng trên bầu trời, trăng tỏa trong màn sương mờ huyền ảo. Mượn trăng để tả cái vắng lặng của chiến trường, để tô đậm cái tư thế "trầm tĩnh chờ giặc tới". Mọi gian nan căng thẳng của trận đánh sẽ diễn ra đang nhường chỗ cho vẻ đẹp huyền diệu, thơ mộng của vầng trăng, và chính đó cũng là vẻ đẹp cao cả thiêng liêng của tình đồng chí, tình chiến đấu.