Trong chiến dịch điện biên phủ, đơn vị Nguyễn Viết Xuân đã bắn rơi hang chục máy bay giặc Pháp. Trong một trận đánh hàng đàn máy bay bổ nhào xuống trận địa.bom rơi như sung, Nguyễn Khắc Vỹ người chỉ huy đơn vị anh vẫn hiên ngang đứng trên hầm pháo chỉ huy các khẩu pháo đánh trả giặc bằng tiếng hô dõng dạc: ”nhằm thẳng vào máy bay bổ nhào, bắn!”. Nhưng rồi Nguyễn Khắc Vỹ đã hy sinh oanh liệt, để lại một ấn tượng sâu sắc trong lòng Nguyễn Viết Xuân . Noi gương người đảng viên ưu tú, anh luôn phấn đấu và được kết nạp vào Đảng lao động Việt Nam. Anh trở thành chính trị viên phó đại đội rồi chính trị viên đại đội.
Năm 1964, thiếu úy Nguyễn Viết Xuân đưa đơn vị pháo cao xạ của mình lên đón ở miền tây Quảng Bình, bảo vệ vùng trời miền Bắc phía tây Quảng Bình. Các chiến sĩ đã dũng cảm hiên ngang bên khẩu pháo bắn trả máy bay địch bên tiếng hô vang của chính trị viên ”nhằm thẳng quân thù, bắn”. Hai máy bay phản lực F100 bị tan xác.
Lần thứ tư , nghe tiếng máy bay địch anh vội chạy về sở chỉ huy để truyền lệnh chiến đấu cho đơn vị. Không may, Nguyễn Viết Xuân bị một viên đạn vào đùi. Anh ngã nhào trong hầm, một chân bị dập nát, anh nghiến răng không kêu một tiếng và ra hiệu im lặng không cho loan báo tin tức đến đồng đội. Y tá đến băng, anh gạt ra và yêu cầu cắt chân cho mình để khỏi vướng. Anh nói: “cứ cắt đi… và dấu cái chân vào chỗ kín hộ tôi”. Cắt xong chân, Nguyễn Viết Xuân bảo đưa khăn cho mình ngậm vào miệng. Xúc động, người y tá vụt đứng dậy thét vang: ”tất cả các đồng chí bắn mạnh lên trả thù cho chính trị viên”. Các khẩu pháo nhất lọai rung lên tạo thành lưới lửa quất vỗ mặt quân thù khi chúng vừa lao xuống. Một chiếc F100 nữa đâm đầu xuống núi. Cả bọn cút thẳng về hướng đông. Khi bầu trời trở lại xanh trong, tất cả chiến sĩ ùa lại bên người chính trị viên, khiêng anh vào bệnh viện, nhưng không kịp, Nguyễn Viết Xuân đã hy sinh.
“Nhằm thẳng quân thù. bắn!” khẩu lệnh của anh hùng liệt sĩ Nguyễn Viết Xuân đã trở thành bất diệt. khẩu lệnh tấn công ấy đã từng làm bạt vía kinh hồn lũ giặc lái Mỹ xâm phạm bầu trời miền Bắc của Tổ quốc thân yêu.
Khi tử trận, anh là thiếu úy, chính trị viên đại đội 3, tiểu đoàn 14 pháo cao xạ, đảng viên Đảng cộng sản Việt Nam. Anh được phong tặng Huy chương Kháng chiến hạng Nhì, 6 bằng khen và giấy khen.
Bài hát về anh hùng Nguyễn Viết Xuân:
Cùng Anh Tiến Quân Trên Đường Dài
Qua núi, qua sông, qua đồng lúa chín, ta nghe xao xuyến tiếng gọi thiết tha.
Ngọn lửa trong tim những chiều hành quân, sáng lên lời ca những người anh hùng.
Qua đất trung du xanh màu lá biếc. Quê anh yêu dấu, tím đỏ đồi sim.
Chân bước đi xa lòng còn để lại, quê hương anh đấy, ngỡ quê hương mình…
Nguyễn Viết Xuân, lời anh nói thiết tha, như ngọn gió bay xa, như khúc ca giục giã, thôi thúc trong lòng tôi, tiến quân trên đường dài.
Đường hành quân, qua núi cao vực sâu, tôi đi hờn căm, sôi trong máu.
Nguyễn Viết Xuân, trận địa khắp nơi nơi, anh lại đứng bên tôi, nhằm quân thù mà bắn, đôi mắt như lửa soi, đốt thiêu quân thù này.
Trận địa đây, đất nước của mình đây, lời anh vẫn vang lên hùng tráng.
Kể từ nay, sông núi hay biển khơi, còn in dấu chân anh đời đời.