Sau chiến dịch Tây Bắc năm 1952 thắng lợi, tỉnh Sơn La được giải phóng (trừ khu vực Nà Sản). Để tiếp tục cô lập và phân tán lực lượng địch ở tập đoàn cứ điểm Nà Sản, đầu năm 1953, ta quyết định mở chiến dịch Thượng Lào và giành thắng lợi vang dội, đập tan vành đai án ngữ Tây Bắc - Thượng Lào của thực dân Pháp, tập đoàn cứ điểm địch ở Nà Sản hoàn toàn bị cô lập. Trước nguy cơ thất bại, ngày 12/8/1953, thực dân Pháp đã rút khỏi cứ điểm Nà Sản, tỉnh Sơn La hoàn toàn được giải phóng.

Lực lượng Công an nhân dân Sơn La ra đời giữa lúc cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp xâm lược đang ở giai đoạn đầy cam go, thách thức (10/10/1948); tuy lực lượng còn rất mỏng, nhưng đã chủ động, tích cực phối hợp cùng các lực lượng thực hiện tốt các nhiệm vụ bảo đảm an ninh trật tự trên địa bàn.

Sau khi rút khỏi Sơn La, thực dân Pháp đã cài cắm lại nhiều tên tay sai, phản động để phục vụ cho âm mưu gây phỉ hoặc đem theo một số tên tay sai đắc lực để huấn luyện phục vụ cho phương thức gián điệp, biệt kích ở địa bàn Tây Bắc - Sơn La sau này. Tại các địa bàn Thuận Châu, Mường La, Mai Sơn, Yên Châu, Sông Mã... bọn tay sai, phản động tiếp tục có những hoạt động chống phá cách mạng, ngoan cố chống lại chính quyền, khơi mào gây phỉ, “xưng vua”, “đón vua”... gây mất trị an xã hội. Tình hình đó đặt ra nhiệm vụ chống phản động địa phương, làm trong sạch địa bàn của lực lượng công an rất nặng nề.

Thực hiện chỉ đạo của Khu ủy Tây Bắc và của Tỉnh ủy Sơn La, lực lượng Công an Sơn La đã tổ chức các tổ điệp báo và trinh sát xuống các địa bàn phát động quần chúng đẩy mạnh công tác giữ gìn an ninh trật tự, phát hiện các tổ chức gián điệp do địch cài lại; phối hợp với lực lượng dân quân, du kích truy quét tàn binh còn lẩn trốn; tổ chức giáo dục chính sách khoan hồng của Đảng cho số đối tượng bị bắt, tạo cơ hội cho họ lập công chuộc tội, kêu gọi đồng bọn còn lẩn trốn ra đầu hàng; giáo dục hàng trăm tên rồi cho về gia đình làm ăn.

Mặc dù đã rút chạy khỏi Sơn La, nhưng thực dân Pháp không từ bỏ âm mưu, tung các toán gián điệp, biệt kích để phá hoại. Năm 1953, tại Mộc Châu đã xuất hiện “Đội biệt kích hỗn hợp nhảy dù” có 2 trung đội (70 tên) gồm biệt kích địa phương và biệt kích nhảy dù (số biệt kích nhảy dù được Pháp huấn luyện tại Hà Nội), sau này kết hợp với bọn phản động địa phương đưa quân số lên đến 1 tiểu đoàn; chúng chia thành các tổ, xâm nhập các vùng hẻo lánh, dọc trục đường 41, đường 13 để hoạt động. Tại Thuận Châu, thực dân Pháp chỉ đạo cho bọn lính xây dựng sân bay Chiềng Pấc, lôi kéo bọn phản động, ngụy quân, ngụy quyền nổi phỉ, gây bạo loạn; số lượng phỉ phát triển nhanh chóng, từ 850 tên chỉ sau 1 tháng đã lên đến 3 nghìn tên; đồng thời, Pháp cho cơ quan GCMA tiếp tay thêm 20 biệt kích nhảy dù xuống vùng Thuận Châu; tại các xã vùng cao phát triển thêm 150 thanh niên dân tộc Mông tham gia hoạt động phỉ. Tại Sông Mã, Pháp cho lính khố đỏ nhảy dù xuống Mường Lạn, đưa số phỉ lên đến 388 tên. Tại Mường La, bọn biệt kích nhảy dù cấu kết với bọn phản động ở khu 99, đưa số phỉ lên đến 1 nghìn tên. Hoạt động phỉ đã trở thành mối nguy hại mới đối với an ninh trật tự, đe dọa cuộc sống hàng ngày của nhân dân các dân tộc, ảnh hưởng không ít đến cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp của cả nước.

Thực hiện Chỉ thị của Bộ Công an về công tác chống phỉ biệt kích, tháng 11/1953, Khu ủy Tây Bắc thành lập Ban tiễu phỉ, lực lượng Công an Sơn La đã tích cực phối hợp với bộ đội và lực lượng tiến hành công tác tiễu phỉ tại các địa bàn, vừa tuyên truyền, vận động, vừa kêu gọi phỉ đầu hàng; số phỉ ở Sông Mã tan rã, ta tiêu diệt và bắt sống trên 100 tên; số còn lại chạy dạt sang Thuận Châu, cũng bị các lực lượng của ta gọi hàng, bắt sống gần 3.000 tên. Chỉ trong 1 tuần, ta đã đánh tan 2 cụm phỉ ở Sông Mã và Thuận Châu. Tại Mường La, ta bắt và gọi hàng gần 500 tên, Khu 99 ta gọi hàng 30 tên. Chiến dịch tiễu phỉ ở Sơn La đã thu được nhiều thắng lợi, tạo nhiều thuận lợi về môi trường an ninh trật tự cho toàn quân, toàn dân ta tập trung cho chiến dịch Điện Biên Phủ.

Ngày 6/12/1953, Bộ Chính trị quyết định mở chiến dịch Điện Biên Phủ trong khi thực dân Pháp tăng cường ném bom, đánh phá bằng đường không và tiến hành các hoạt động gián điệp, biệt kích, thám báo bằng đường bộ vào các điểm xung yếu như bến phà Vạn Yên (Mộc Châu), cầu Tà Vài, đèo Chiềng Đông (Yên Châu), ngã ba Cò Nòi (Mai Sơn), đèo Chẹn (Bắc Yên), đèo Pha Đin (Thuận Châu)... và một số tuyến đường, điểm xung yếu khác, hòng ngăn chặn sự chi viện mọi mặt của ta cho chiến trường lớn Điện Biên Phủ. Vì vậy, yêu cầu, nhiệm vụ công tác bảo vệ bí mật được đặt ra cao hơn đối với quân dân và lực lượng Công an.

Thực hiện chỉ đạo của Bộ Công an, Công an Sơn La tiếp tục phân công lực lượng tham gia “Ban công tác Tiền phương” nằm trong Hội đồng cung cấp Mặt trận Trung ương để phối hợp làm nhiệm vụ bảo vệ các lực lượng tham gia chiến dịch; bảo vệ dân công, bảo vệ giao thông vận chuyển, các kho tàng, bến bãi, các cuộc hành quân, các điểm trú quân của bộ đội chủ lực; phối hợp với bộ phận quân nhu, hậu cần quân đội tổ chức bảo vệ kho tàng, phòng chống cháy nổ, kịp thời phát hiện mọi hoạt động phá hoại của địch. Đồng thời, được sự chỉ đạo chặt chẽ của cấp ủy Đảng, sự ủng hộ tích cực của nhân dân, lực lượng công an đã phối hợp phát hiện và bắt hầu hết các toán gián điệp, biệt kích do địch tung xuống điều tra, phá hoại cầu cống, bến phà, phương tiện giao thông vận chuyển; khám phá nhanh, kịp thời các vụ gián điệp ẩn nấp; phối hợp bắt toán biệt kích GCMA gồm 4 tên nhảy dù xuống Mường É (Thuận Châu) và 6 tên khác nhảy dù xuống Yên Châu để điều tra, phát hiện các cuộc hành quân của bộ đội và phá hoại vận chuyển của ta qua bến phà Tạ Khoa, đèo Pha Đin...

Trong suốt chiến dịch, lực lượng Công an Sơn La luôn có mặt hầu hết tại các địa điểm cần phải bảo vệ, vừa tuyên truyền, vừa vận động nhân dân thực hiện tốt kỷ luật, bảo mật để phục vụ chiến dịch. Phối hợp với Cục bảo vệ quân đội bàn thống nhất các kế hoạch tác chiến, bảo vệ bộ đội hành quân, đặc biệt là phong trào “Phòng gian, bảo mật” được thực hiện triệt để, phát động rộng khắp trong toàn dân và lực lượng tham gia chiến dịch. Tuyên truyền, vận động nhân dân nâng cao ý thức tự giác, cảnh giác cao độ trước mọi âm mưu, thủ đoạn, phương thức hoạt động của kẻ địch. Công tác bảo vệ nội bộ được triển khai chủ động, bảo đảm để nhân, vật, lực của ta tập kết theo đúng kế hoạch tác chiến.

Ngày 7/5/1954, sau 56 ngày đêm chiến đấu vô cùng anh dũng, chiến dịch Điện Biên Phủ toàn thắng, đánh dấu mốc son lịch sử, kết thúc cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp xâm lược của dân tộc Việt Nam. Trong chiến dịch này, có sự đóng góp to lớn của quân và dân các dân tộc trong tỉnh, trong đó lực lượng Công an Sơn La đã góp phần quan trọng phục vụ cho Chiến dịch Điện Biên Phủ đến ngày toàn thắng.