Được lệnh, cả tổ lên đường, lúc này đang là mùa mưa, nước ngập mênh mông, có những đoạn hành lang của đơn vị phải đi qua chỗ có nước sâu hàng mét. Sau 19 ngày đêm liên tục lội nước, luồn rừng, toàn tổ tới vị trí tập kết cách sân bay khoảng 2 giờ đi bộ, triển khai đào hầm. Cả tổ tập trung đào đến gần sáng thì hoàn thành, mọi người xuống hầm nghỉ ngơi chờ tối. 18 giờ ngày 26 tháng 7, tổ rời vị trí tập kết, bí mật vận động vào mục tiêu để trinh sát, đến gần sáng ngày 27 tháng 7 lại trở về vị trí tập kết để ẩn nấp và hoàn chỉnh kế hoạch chiến đấu.
17 giờ ngày 27 tháng 7, tổ xuất phát đi đánh mục tiêu. Sau 3 giờ đội mưa, vận động trong đêm tối, đường trơn như đổ mỡ, cả tổ phải vất vả lắm mới vào đến hàng rào ngoài cùng và bắt đầu khắc phục vật cản, vào đến hàng rào thứ hai phát hiện một lính Mỹ có cả chó đang canh gác chặn ngay phía trước, tổ phải vòng sang bên phải khoảng 15 mét tiếp tục chui rào vào bên trong, vượt qua bãi trống và vượt qua đường băng, tiềm nhập vào khu máy bay vận tải. Tại đây, ta nhìn thấy bãi đỗ máy bay phản lực cách đó khoảng 200 mét về phía nam, nhưng lúc này trong sân bay đèn sáng như ban ngày, ta không thể tiếp tục tiềm nhập. Tổ hội ý thống nhất chỉ đánh máy bay vận tải và cụm ra-đa, đồng chí Vinh cảnh giới, yểm trợ cho 2 đồng chí Thứ và Hồng đặt mìn nổ chậm vào mục tiêu, đặt xong ra ngay. Ra cách cửa mở khoảng 30 mét lại gặp một lính Mỹ dắt chó đứng ngay trước mặt (có lẽ tên này thay đổi vị trí gác), trong tích tắc đồng chí Vinh nổ súng diệt cả tên lính Mỹ lẫn chó, rồi nhanh chóng rời khỏi sân bay ra vị trí tập kết và vượt song vào sâu trong rừng ngay trong đêm để tránh địch truy đuổi Kết quả: phá hủy 2 máy bay vận tải, 1 cụm ra-đa; diệt một lính Mỹ và một chó.
Tuy trận đánh chưa đúng ý định, chưa trúng máy bay phản lực và hiệu suất chiến đấu cũng chưa thật cao nhưng ta đã thực hiện đúng theo kế hoạch, phá hủy được phương tiện chiến tranh của địch, cổ vũ được tinh thần của bộ đội hăng hái công tác và chiến đấu, quyết tâm giành thắng lợi lớn hơn trong những trận đánh tiếp theo. Đây là chiến công đầu diệt được địch của lực lượng đặc công biệt động tác chiến ở ngoại biên phía Tây. Qua trận đánh này, đơn vị cũng rút ra được những kinh nghiệm bổ ích cho cả chỉ huy và phân đội về công tác tổ chức cũng như thực hành chiến đấu trong vùng sâu.
Nhằm bám đánh sân bay được liên tục, đồng chí Trần Thế Lại được đơn vị S76 cử quay lại thành phố UB cùng đồng chí Bùi Văn Phương đang hoạt động tại địa bàn tổ chức nắm lại tình hình trong sân bay. Sau khi nghiên cứu nắm được một số tình hình, tháng 12 năm 1969, đồng chí Lại ra báo cáo cho biết, từ khi bị ta tiến công lần thứ hai (7.1969), địch đã phòng thủ sân bay cẩn mật hơn, hệ thống công sự, vật cản được tăng cường cả độ vừng chắc và tính hiểm hóc, bố trí thêm hệ thống chiếu sáng và các phương tiện nghe nhìn hiện đại, xây dựng thêm nhiều chòi canh, vọng gác... Đồng thời kiểm soát nhân dân xung quanh sân bay chặt chẽ hơn. Tuy nhiên, với đặc điểm sân bay luôn ồn ào, hoạt động tuần tra, canh gác lặp đi lặp lại triền miên, binh lính căng thẳng, mệt mỏi, hơn nữa là sau một thời gian tương đối dài không thấy xuất hiện dấu hiệu nào đe dọa đến an ninh, nên địch cũng đã có phần chủ quan, sơ hở. Hành lang bàn đạp của ta vẫn an toàn, vững chắc, nếu ta trinh sát nắm thật chắc tình hình bên trong sân bay thì vẫn có thể tổ chức đánh tiếp được.
Trên cơ sở phân tích những nét cơ bản về tình hình sân bay, đơn vị quyết định đánh T99 lần thứ ba với ý định chiến đấu được dự kiến là đánh bằng phương pháp phá hủy bí mật, nhưng quá trình tiềm nhập bị lộ thì thọc sâu chiến đấu Điều này thể hiện ý chí quyết tâm của đơn vị rất cao. Lực lượng tham gia trận đánh có 8 người, tổ chức thành một mũi chia làm 3 tổ, do đồng chí Mai Văn Mậu chỉ huy chung. Tổ 1 có hai đồng chí Mai Văn Mậu và Trần Thế Lại, nhưng đồng chí Lại có nhiệm vụ chỉ vào đến vị trí tập kết, rồi vào ngay thành phố để bắt liên lạc và giao nhiệm vụ cho đồng chí Bùi Văn Phương tham gia chiến đấu trận này. Tổ 2 có bốn người do đồng chí Vinh phụ trách, đánh máy bay. Tổ 3 có hai người do đồng chí Dung phụ trách, đánh kho xăng.
Sau khi điện báo cáo Bộ tư lệnh, anh em lên đường, mặc dù đường xa, mang vác nặng, nhưng đang là mùa khô, hành quân có thuận lợi hơn, chỉ sau 12 ngày đêm cả mũi đã đến vị trí tập kết cạnh một đầm nước lớn cách sân bay khoảng 2 giờ đi bộ. Đêm 12 tháng 1 năm 1970, đồng chí Phương từ thành phố ra đón cán bộ chỉ huy tổ, mũi vào trinh sát mục tiêu, rạng sáng ngày 13 tháng 1, toán trinh sát về vị trí tập kết ẩn nấp và hoàn chỉnh phương án chiến đấu Đêm 13 tháng 1, thực hành chiến đấu, hai đồng chí Mậu và Phương vào đến hàng rào, quay ra hầm bí mật ở vị trí tập kết, các tổ 2 và 3 khắc phục vật cản để luồn vào bên trong, khi đến hàng rào cuối cùng, tổ đánh kho xăng bị lộ, đồng chí Vinh bị thương vào cánh tay không thể trườn vào được phải quay ra. Lập tức ngay sau đó tổ đánh máy bay cũng bị lộ, địch bắn chặn dữ dội, nhưng theo kế hoạch chiến đấu đã hiệp đồng cả 5 đồng chí kiên quyết thọc sâu, hướng thẳng mục tiêu táo bạo xông lên. Song, vì quãng đường thọc sâu từ cửa mở đến mục tiêu còn quá xa, lại trống trải, đạn địch bắn xối xả, cả 5 đồng chí đã anh dũng hy sinh ngay tại sân bay. Còn đồng chí Vinh cố lết ra khỏi sân bay, dừng lại tự xử lý vết thương, rồi ra đến vị trí tập kết được các đồng chí Mậu và Phương đưa về căn cứ.
Trận đánh không thành công lại thương vong lớn, có thể được coi là lớn nhất đối với lực lượng đặc công biệt động ở phía Tây kể từ khi bước vào hoạt động đến thời điểm này. Nguyên nhân của nó đã được đơn vị nghiêm khắc kiểm điểm, thống nhất kết luận là do nắm tình hình mục tiêu không chắc, nhất là sau lần bị tập kích hồi tháng 7 năm 1969, địch đã có những thay đổi lớn về thủ đoạn và biện pháp đối phó. Nhưng, ta trinh sát mục tiêu để hoàn chỉnh phương án chiến đấu chỉ dừng lại ở hàng rào ngoài cùng, không vào trinh sát bên trong, không thực hiện được yêu cầu "mắt thấy, tai nghe, tay sờ” do đó đã không nắm được những thay đổi của địch một cách cụ thể, hoàn toàn không biết những hoả điểm ngầm, những ổ đề kháng và các vị trí canh gác bí mật địch mới tổ chức. Nếu trinh sát mục tiêu được thực hiện chu đáo, có kết quả cụ thể, thiết thực thì phương án thực hiện trận đánh đã được điều chỉnh phù hợp, có thể thay đổi mục tiêu, hướng, đường đột nhập, thậm chí có thể tạm hoãn trận đánh để chuẩn bị cho trận khác với cách đánh khác, tối ưu hơn thì chắc chắn kết quả sẽ khác nhiều so với trận đánh này.