Sau khi tấn công ồ ạt vào hữu ngạn sông Thao, càn quét các địa phương ở Phú Thọ, ngày 14-11-1952, tướng De Linares cho một mũi đánh thọc lên huyện Yên Bình, tỉnh Yên Bái (phía nam tỉnh Phú Thọ), nhưng khu vực này trống không. “Vẫn vắng bóng chủ lực đối phương, trong khi quân du kích dọc đường “làm cho quân số (của Pháp) tiêu hao hằng ngày” (theo cuốn “Lịch sử một cuộc chiến tranh bẩn thỉu”).
Lúc này, quân Pháp mới nhận ra cái đích phải tới của cuộc hành quân Lorraine là thị xã Yên Bái. Chúng lệnh cho lực lượng đang đóng quân ở huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ cấp tốc rút quân lên thị xã Yên Bái. Bộ Tổng Tư lệnh giao cho Trung đoàn 36, Đại đoàn 308 (lúc này đang trú quân ở huyện Đoan Hùng) tìm cách đánh địch ngay, nếu chậm sẽ mất thời cơ. Nhận định địch sẽ rút quân trên Đường số 2 qua xã Chân Mộng (huyện Đoan Hùng) và xã Trạm Thản (huyện Phù Ninh, tỉnh Phú Thọ) nên Trung đoàn 36 tổ chức phục kích địch tại đây.
Ngày 17-11, địch bắt đầu rút khỏi Đoan Hùng. Khi hành quân qua địa hình rừng núi giữa hai xã Chân Mộng và Trạm Thản, chúng nghi ngờ và cho quân dừng lại sục sạo. Bộ đội ta chấp hành mệnh lệnh rất nghiêm, giữ được bí mật. Sau gần hai tiếng, tên trung tá Kergaravat chỉ huy cuộc rút lui vẫn thận trọng cho quân lùng sục xung quanh. Không thấy dấu hiệu gì nguy hiểm, hắn lệnh cho đơn vị tiếp tục hành quân. Ngoài Đường số 2, xe nổ máy ầm ầm, bộ binh địch bám theo xe. Khi đội hình địch lọt vào trận địa phục kích của Trung đoàn 36, nhận lệnh của trên, các loại hỏa lực của ta từ đồi cao hai bên đường đồng loạt nhả đạn chia cắt đội hình quân địch. Toán đi đầu thoát chết chạy về phía Phú Hộ (nay thuộc thị xã Phú Thọ). Quân ta từ trên đồi, trên rừng tràn xuống nhằm địch nhả đạn. Tiếng nổ vang trời, khói bay nghi ngút trên cả đoạn đường rừng.
Với phương châm đánh nhanh diệt gọn, gần 30 phút chiến đấu, ta đã phá hủy nhiều xe cơ giới của địch. Thừa thắng xốc tới, quân ta truy kích địch đến gần Phú Hộ, tiêu diệt và bắt sống thêm nhiều tên, phá hủy nhiều phương tiện chiến tranh của chúng. Kết quả sau một ngày chiến đấu quyết liệt, với tinh thần dũng cảm, mưu trí, quân ta đã tiêu diệt và bắt hơn 400 tên địch, phá hủy 44 xe cơ giới, trong đó có 17 xe tăng, xe bọc thép, thu nhiều quân trang, quân dụng của địch. Hai binh đoàn cơ động (GM1 và GM4) bị thiệt hại nặng, trong đó, Tiểu đoàn 2 lê dương thuộc GM4 bị xóa sổ.
