Trong trận chiến đấu ngày 15-3-1954 (chiến dịch Điện Biên Phủ) do Trung đoàn 88, Đại đoàn 308 phối hợp với Trung đoàn 165, Đại đoàn 312 có nhiệm vụ tiến công tiêu diệt cứ điểm Độc Lập. Hướng tiến công chủ yếu do Trung đoàn 165 đảm nhiệm phát triển chiến đấu thuận lợi. Tuy nhiên, mũi tiến công chủ yếu do đại đội Tô Văn của Trung đoàn 88 mở cửa gặp rất nhiều khó khăn. Lượng nổ đã hết mà cửa mở vẫn chưa thông, tình huống trở nên hết sức khó khăn, làm chững lại tốc độ phát triển chiến đấu của đơn vị. Lúc này, Nguyễn Văn Tỵ được phân công đảm nhiệm tiểu đội bộc phá đã nhanh chóng vượt qua làn mưa đạn của kẻ thù, quay lại vị trí trung đội và nhận thêm ba lượng nổ, chính anh ôm bộc phá, tiếp cận hàng rào cho nổ tung quả bộc phá thứ nhất. Thế nhưng, hai quả còn lại đã rơi mất kíp nổ từ khi nào, nhìn làn đạn của kẻ thù vẫn xối xả bắn ra, máu của đồng đội liên tục đổ, trời càng về sáng càng mưa to, không ngần ngại, Nguyễn Văn Tỵ đã sử dụng hai quả lựu đạn để kích nổ hai quả bộc phá, dù điều đó rất có thể lấy đi tính mạng của anh.

Bằng nhiều cố gắng của anh và đồng đội, cứ điểm Độc Lập đã bị tiêu diệt, góp phần quan trọng vào chiến thắng chung của chiến dịch Điện Biên Phủ. Ghi nhận công lao to lớn đó, cùng với nhiều chiến công khác, đồng chí Nguyễn Văn Tỵ đã được tặng 5 Huân chương Chiến công, được Quốc hội tặng Huân chương Quân công hạng ba và được tặng danh hiệu Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân.

CAO VĂN KHOA