Theo Jane Hamilton-Merritt thì vào ngày 8 tháng 5, sau khi Việt Minh kiểm tra số tù binh thì có 11.721 binh lính quân đội Liên hiệp Pháp đã bị bắt, trong đó 4.436 người đã bị thương, số còn lại cũng đã suy kiệt nặng về sức khỏe do thiếu ăn, thiếu ngủ và bị bệnh truyền nhiễm. Đây là số lượng lớn nhất Việt Minh từng bắt giữ: một phần ba số tù binh bị bắt trong cả cuộc chiến.
Người phụ trách y tế là thiếu tá, bác sĩ phẫu thuật Grauwin nói với tướng Giáp: “Thương binh chúng tôi còn
nhiều, họ nằm rải rác ở các hầm. Các ông bắn ác liệt quá, không thể chuyển được, ùn lại khoảng 600-700 người. Toàn là thương binh nặng các hướng dồn về, còn số thương binh vừa và nhẹ nằm ở các đơn vị tôi không rõ số lượng, nhưng biết họ đang ở trong tình trạng vô cùng tồi tệ, có thuốc cũng khó cứu nổi. Phòng mổ cũng là nơi chứa thương binh. Trời mưa, hầm nào cũng bùn lầy ứ đọng, thương binh phải nằm 2-3 tầng. Vệ sinh tệ hại, xin các ông giúp đỡ họ”. Hồ Chủ tịch đã chỉ thị: “Hãy cứu chữa và săn sóc họ. Vì họ là người thua trận...”.[32]
Trong số 11.721 tù binh, có 858 lính Pháp bị thương nặng và 1 nữ y tá đã được trao trả ngay cho Hội chữ thập đỏ, số còn lại được dẫn về các trại tù binh.[33]Howard R. Simpson - phóng viên của Mỹ cũng viết trong sách của mình rằng một số tù binh chiến tranh khi trở về cho biết "họ phải ăn uống rất kham khổ, đó là sự
thật, nhưng khi nhìn lại thì thấy bộ đội Việt Nam ăn uống còn khổ hơn". Họ rất xúc động vì nước Việt Nam
trong điều kiện còn thiếu thốn như thế mà vẫn chăm sóc tù binh chu đáo, đối xử với họ rất nhân đạo.[32] Tuy nhiên, trên đường hành quân về các căn cứ, đoàn tù binh bị hao hụt dần vì bị máy bay của Pháp giội bom xuống hằng ngày[34], bệnh tật thường xuyên hoành hành đặc biệt là sốt rét, kiết lỵ, thương hàn do lính Pháp đã sống trong điều kiện mất vệ sinh quá lâu... Khẩu phần ăn tương đương với bộ đội Việt Minh vẫn không đủ với thể trạng to lớn của người Âu-Phi. Một số người khác tìm cách bỏ trốn rồi lạc và chết trong
rừng[cần dẫn nguồn]. Trong số người bị bắt làm tù binh có 3.290 người (phần lớn mang quốc tịch Pháp) được trả tự
do[35]. Theo VOA, có 8421 người đã chết trong lúc bị Việt Minh giam giữ[36]
Số tù binh ở Điện Biên Phủ gồm nhiều quốc tịch khác nhau, được gọi là đơn vị lính lê dương người nước ngoài (légion Etrangère), trong đó có nhiều người là dân các nước thuộc địa Pháp ở Bắc Phi, Trung Phi, cả người Trung Âu (Đức, Áo…). Số tù binh này được bố trí những cuộc nói chuyện, trao đổi ý kiến ở những giờ gọi là “lớp học” về chủ nghĩa thực dân. Một số sau khi trở về Tổ quốc đã chiến đấu chống Pháp để giành lại độc lập cho quê hương.[37]
Ngoài số tù binh là lính lê dương Pháp, QĐNDVN cũng bắt được 3091 lính bản xứ người Việt phục vụ cho Pháp (Quân đội Quốc gia Việt Nam). Số tù binh này được trả tự do[cần dẫn nguồn], một phần trở về quê quán, phần khác lại theo Pháp tập kết vào Nam tiếp tục phục vụ và trở thành chỉ huy cao cấp trong tổ chức hậu thân là Quân lực Việt Nam Cộng hòa (ví dụ như Phạm Văn Phú sau này trở thành thiếu tướng của Việt Nam Cộng hòa).