Chính phủ Pháp vẫn có dã tâm đô hộ Việt Nam. Biết rõ âm mưu đó, Đảng và Chính phủ ta đã có những chủ trương và biện pháp chuẩn bị kháng chiến. Hà Nội được giao nhiệm vụ là khi chiến tranh bùng nổ phải nhanh chóng giành thế chủ động, chiến đấu giam chân địch một thời gian để hậu phương hoàn thành công việc chuẩn bị và tổ chức kháng chiến. Phương châm là tiêu diệt, tiêu hao sinh lực địch, đồng thời giữ gìn và phát triển lực lượng để kháng chiến lâu dài. Kế hoạch của ta là xây dựng thế trận chiến tranh nhân dân; chủ động ngay từ đầu tiến công làm rối loạn thế trận của địch; sau đó một bộ phận lực lượng trụ lại thành một khu cố thủ ở giữa thành phố, kìm chân địch ở bên trong; còn đại bộ phận lực lượng dãn ra chốt ở các cửa ô, tạo thế bao vây nhiều tầng, nhiều lớp đánh địch ở bên ngoài. Hai bộ phận ấy dựa vào nhau mà chiến đấu, làm cho địch trong ngoài đều bị đánh không thể tập trung lực lượng mau chóng đánh rộng ra. Nội thành được chia là ba liên khu, Liên khu I là nơi quân ta chốt lại giữa thành phố, còn Liên khu II và III cùng 5 khu ngoại thành là nơi quân ta xây dựng vành đai bao vây địch.
Phía Pháp, bọn thực dân phản động xúc tiến phá hoại Hiệp định sơ bộ và rồi cả Tạm ước mà Chủ tịch Hồ Chí Minh đã ký với Chính phủ Pháp ngày 14-9-1946 tại Paris. Chúng đẩy mạnh những hoạt động quân sự lấn chiếm để đi đến thôn tính toàn bộ Việt Nam.
Ngày 20-11-1946, chúng đánh chiếm thành phố Hải Phòng và thị xã Bắc Ninh, đồng thời cho hàng nghìn quân đổ bộ lên Đà Nẵng.
Ở Hà Nội, chúng tăng quân trái phép lên tới 6.500 tên được trang bị vũ khí đầy đủ, hiện đại, đóng ở 45 cứ điểm then chốt trong thành phố. Hàng nghìn Pháp kiều cũng được trang bị vũ khí, tổ chức thành những ổ tác chiến nằm ở những đường phố quan trọng. Ngày 11-12-1946, chúng đốt Nhà thông tin Bờ Hồ. Ngày 10-12, chúng đặt mìn phá công sự tự vệ ở nhiều nơi. Ngày 16-12, chúng xả súng vào công an ta đang làm nhiệm vụ giữ trật tự. Ngày 17-12, chúng tiến công tự vệ, tàn sát nhân dân ở phố Yên Ninh. Ngày 18-12, chúng đưa tối hậu thư đòi tước vũ khí tự vệ, chiếm Sở công an Hà Nội, nắm quyền kiểm soát thành phố. Chúng khước từ đề nghị thương lượng do ta đưa ra. Chúng công khai đòi tước bỏ chủ quyền của ta, bắt ta phải đầu hàng, quyết cướp nước ta một lần nữa. Chúng đã xoá bỏ hoàn toàn mọi hiệp định. Khả năng hoà bình không còn nữa.
Để bảo vệ Tổ quốc, dưới sự lãnh đạo của Đảng, nhân dân Hà Nội cùng với nhân dân cả nước đứng dậy kháng chiến chống thực dân Pháp.
20 giờ 00 ngày 19-12-1946, quân dân Hà Nội nổ súng, mở đầu cuộc kháng chiến toàn quốc chống thực dân Pháp xâm lược.
Tất cả các vị trí của địch ở thành phố đều bị tiến công, nhiều ổ tác chiến của chúng đã bị tiêu diệt, như ở Nhà máy đèn Bờ Hồ, Nhà máy điện, Nhà máy nước Yên Phu, rạp chiếu bóng Majestic… Địch bị giáng một đòn bất ngờ, thế trận bị đảo lộn, phải lúng túng đối phó khắp nơi. Sau đó, địch phản kích lại, đánh chiếm những đầu mối giao thông đồng thời tiến đánh các trụ sở cơ quan quan trọng của ta: Bắc Bộ phủ, Sở Bưu điện, Uỷ ban hành chính Hà Nội, Bộ quốc phòng. Ở đâu quân Pháp cũng vấp phải sức chiến đấu dai dẳng, quyết liệt của quân dân ta và bị tổn thất nặng nề. Ý đồ ngông cuồng của Pháp định làm chủ thành phố trong 24 giờ đã hoàn toàn thất bại.
Từ ngày 21-12, quân dân Liên khu I trụ lại thành một chốt thép giữa lòng địch, thu hút giữ chân chúng. Trong khi đó, các lực lượng của ta ở Liên khu II dựa vào ngoại thành, tạo ra một vành đai vây hãm địch, phối hợp tác chiến với Liên khu I, trong và ngoài cùng đánh. Địch bị kẹt ở giữa, lúng túng đối phó. Ta có điều kiện kéo dài thời gian, giam chân và tiêu hao địch.
Sau khi kế hoạch “chiến tranh chớp nhoáng” thất bại, Pháp phải tập trung quân địch hòng tiêu diệt lực lượng ta ở nội thành, sau đó mới đánh ra ngoại thành. Chúng mở liên tiếp các cuộc tiến công vào Hàng Da, chợ Hôm, Lò Lợn, Hàng Bông, Đại Cồ Việt, Ô Cầu Dền, phía Nam khu Đông Kinh nghĩa thục… vào cuối tháng 12; đồng thời cố đánh đường số 5 để viện binh từ Hải Phòng lên.
Quân đội ta đã thực hiện khẩu hiệu “mỗi người dân là một người lính”, “mỗi nhà là một pháo đài”, “mỗi phố là một chiến tuyến”, phát huy nhiều sáng kiến đánh địch, với mọi thứ vũ khí có trong tay, bám địch mà đánh với tinh thần “Sống chết với Thủ đô”. Tính đến 29-12-1946, ở Hà Nội đã diễn ra 47 trận đánh ác liệt ở các khu phố nội thành.
Không tiêu diệt được lực lượng của ta ở nội thành, Pháp chuyển lực lượng tập trung đánh ngoại thành để cô lập lực lượng trong nội thành. Từ 30-12 đến 6-1-1947 địch mở liên tiếp 6 đợt tiến công đánh chiếm vành đai các cửa ô từ Lò Lợn đến Ô Cầu Dền, ngã tư Kim Liên, Kim Mã, Ngọc Hà, Thuỵ Khuê, Yên Phụ. Ta đã chặn đánh quyết liệt, giành đi giật lại từng tấc đất vành đai, đồng thời đánh mạnh ở Liên khu I.
Trong khói lửa chiến tranh, lực lượng của ta được rèn luyện và trưởng thành. Ngày 6-1-1947, Trung đoàn Liên khu I – Trung đoàn Thủ đô được thành lập. Tiếp đó, Trung đoàn 48 (tháng 7-1947 được Quốc hội đặt tên là Trung đoàn Thăng Long) cũng được thành lập ở Liên khu II, III. Ngày 13-1-1947, Đội quyết tử của Trung đoàn Thủ đô làm lễ tuyên thệ trước khi bước vào cuộc chiến đấu mới.
Từ ngày 15-1, sau khi có viện binh từ Hải Phòng, địch tiếp tục mở những cuộc tiến công mới trên đường vòng cung Vĩnh Tuy, ngã tư Trung Hiền, ngã tư Vọng, Bạch Mai, ngã tư Sở, Ô Cầu Giấy… Đến 25-1, chúng kiểm soát được vòng cung bao quanh thành phố. Quân ta lui ra ngoại thành sau khi gây cho địch nhiều tổn thất. Từ ngày 6-2, giặc Pháp mở đợt tổng công kích vào Liên khu I. Quân ta chiến đấu ngoan cường, liên tục bẻ gãy nhiều đợt tấn công của địch vào nhà Xô-va, Trường Ke; giành giật với địch từng căn nhà, từng góc phố. Đêm 17-2-1947, sau khi hoàn thành việc giam chân địch, chiến sĩ Liên khu I đã rút ra ngoài an toàn.
Sau 60 ngày chiến đấu ngoan cường (từ 19-12-1946 đến 17-2-1947), quân và dân Hà Nội đã tiêu diệt hơn 2000 tên địch, phá huỷ hàng chục xe cơ giới, bảo toàn được lực lượng để kháng chiến lâu dài.
Quân dân Hà Nội đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ được Trung ương giao phó.