Để chủ động đánh trả máy bay địch, tỉnh cũng thành lập thêm 2 đại đội phòng không (trong số 13 đại đội của Liên khu Việt Bắc). Ngoài số cán bộ, chiến sĩ hạt nhân nòng cốt từ Liên khu bổ sung về, các huyện đã vận động hàng trăm thanh niên hăng hái nhập ngũ. Đồng thời quân du kích địa phương cũng chủ động học tập, huấn luyện bắn máy bay bằng các loại súng bộ binh. Các đơn vị pháo cao xạ của ta đã chiến đấu rất mưu trí dũng cảm bắn rơi nhiều máy bay địch, bảo vệ thị xã Thái Nguyên, các tuyến đường trọng điểm, kho tàng và góp phần bảo vệ an toàn khu
Bị ta đánh trả, máy bay địch không dám ngang nhiên hoạt động, ném bom bắn phá thường không trúng mục tiêu. Nhân dân các địa phương ven trục đường còn có sáng kiến thành lập các tổ nhân dân bảo vệ đường. Trên Đường số 3 và đường Đại Từ- Đèo Khế nhân dân hai tỉnh Thái Nguyên và Bắc Kạn đã thành lập được 331 tổ với trên 3.000 người thường xuyên bám mặt đường. Với những dụng cụ thô sơ như cuốc, xẻng, kìm, búa các tổ đã thường xuyên giữ các tuyến đường, cầu phà thông suốt và nhanh chóng bốc dỡ hàng hóa giải phóng nhanh xe. Các tổ nhân dân bảo vệ còn cùng bộ đội theo dõi phát hiện diệt trừ bọn chỉ điểm biệt kích. Nhiều đoạn đường trọng điểm như Đèo Khế, Quán Vuông, Định Hóa, Km31 các lực lượng làm đường còn mở thêm một số cung đường mới để xe cộ và bộ đội dân công tránh vùng trọng điểm khi bị địch bắn phá ác liệt
Trong chiến dịch Điện Biên Phủ, nhân dân Thái Nguyên, Bắc Kạn đã san lấp 8.000m3 đất đá trên đường vận tải từ Quán Vuông ra mặt trận. Nhân dân các huyện phía Nam của tỉnh, lực lượng vũ trang cùng với nhân dân Bắc Giang và Đoàn công binh 152, thanh niên xung phong mở thêm 87km từ Đường số 13 qua Lũng Lô, Phiền Ban vượt qua suối sâu, đèo cao nối với Đường số 41 hình thành lên tuyến giao thông chủ yếu từ hậu phương Việt Bắc lên tiền tuyến
Chạy đua với thời gian, những chuyến phà, chuyến đò ngang sông Cầu, sông Công cũng ngày đêm tăng vòng, tăng chuyến chở bộ đội, dân công, hàng hóa ra mặt trận. Với đôi tay trần và sức người, mỗi chuyến phà vượt sông trước kia phải mất 30 phút nay đã rút xuống còn 20 phút rồi khi vào đến chiến dịch chỉ còn mất 5 đến 6 phút. Nhiều đêm liền các tổ kéo phà ở Bến Tượng, Thác Huống đã đạt kỷ lục 50 chuyến qua sông và kịp thời giải tỏa hàng hóa trước khi trời sáng, máy bay địch đến bắn phá.
Trong số 35.000 dân công phục vụ chiến dịch Điện Biên Phủ của toàn Liên khu Việt Bắc thì Thái Nguyên đóng góp một phần quan trọng. Tính bình quân tỉnh đã huy động trên 60% khả năng nhân lực, vật lực của các địa phương. Nhiều gia đình cả ba thế hệ cùng ra mặt trận, hàng trăm thanh niên nam, nữ trong vùng tự do Thái Nguyên đã vượt bom đạn, len lỏi tránh những bãi mìn, ổ phục kích, những con mắt soi mói của bọn chỉ điểm để được ra tiền tuyến. Nhiều đoàn dân công của các huyện Đại Từ, Định Hóa, Võ Nhai, Đồng Hỷ, Phú Luơng, Phú Bình Phổ Yên đã tham gia phục vụ chiến dịch từ 4 đến 5 tháng liền. Một số đoàn hết nghĩa vụ vẫn tình nguyện ở lại phục vụ chiến dịch cho đến ngày chiến thắng
Bên cạnh đông đảo dân công dùng đôi vai khiêng vác gồng gánh nhân dân các địa phương còn đóng góp các phương tiện vận tải thô sơ, nhiều gia đình không chỉ cử con em mình đi dân công mà còn tình nguyện đem theo cả xe trâu, xe đạp (tài sản quý giá nhất của gia đình lúc bấy giờ) để vận chuyển hàng. Ủy ban Kháng chiến hành chính tỉnh đã phối hợp cùng cơ quan hậu cần chiến dịch tổ chức những đội dân công cùng các phương tiện như xe đạp, xe trâu, xe quyệt chở hàng với tinh thần tất cả cho tiền tuyến, các đội vận chuyển đều hăng hái thi đua tăng chuyến tăng trọng lượng chở hàng. Riêng đội thồ bằng xe đạp đã nâng dần từ mức vài chục cân ban đầu lên một tạ rồi giữ mức trung bình từ 2 tạ đến 2,5 tạ mỗi xe, mỗi chuyến. Đột xuất có người thồ trên 3 tạ suốt hàng tháng liền
Trong 6 tháng đầu năm 1954, nhân dân các dân tộc Thái Nguyên đã cùng nhân dân các tỉnh trong Liên khu Việt Bắc huy động 19 lượt vạn người tham gia chiến dịch từ 1 đến 4 tháng. Số dân công này đã cùng lực lượng vũ trang và thanh niên xung phong làm đường, sửa đường và vận chuyển 4.680 tấn gạo, 118 tấn thịt và 113 tấn lạc vừng ra tiền tuyến. Riêng Thái Nguyên Bắc Kạn và Lạng Sơn trong đợt 2 và đợt 3 của chiến dịch đã gửi ra tiền tuyến 34.000kg thịt các loại. Số lương thực thực phẩm này là sự chắt chiu cảu các mẹ, các chị dành dụm cho các chiên sỹ. Sau chiến dịch, nhiều địa phương của tỉnh Thái Nguyên còn gặp nhiều khó khăn lớn về sức kéo nhưng với tấm lòng hậu phương hướng về Điện Biên Phủ vẫn tổ chức các đoàn dân công vượt qua những bãi mìn bãi bom nổ chậm đưa hàng trăm con trâu bò lên Tây Bắc phục vụ đồng bào địa phương và bộ đội.