Mặc dù đã được truyền đạt tại Bách Sắc là "Hãy bám trụ cho tới khi nhận thêm mệnh lệnh", nhưng vào ngày 16 tháng 8, Đội Nai và Lực lượng Mỹ - Việt rời Tân Trào sau một "cuộc tiễn đưa trước các Đại biểu Quốc hội". Cả Thomas và Võ Nguyên Giáp đều nóng lòng lên đường về Thái Nguyên.
Võ Nguyên Giáp nhớ đến tình trạng náo động tràn ngập những ngôi làng khi tin tức về sự đầu hàng của Nhật được loan báo. "Tôi nhận lệnh chuẩn bị chiến đấu từ uỷ Ban Trung ương", ông giải thích. Ngày 16 tháng 8, cùng Quân Giải phóng tôi rời Tân Trào để tấn công quân Nhật tại Thái Nguyên, thị xã đầu tiên được giải phóng khỏi sự chiếm đóng của quân thù trên đường chúng tôi tiến về Hà Nội". Ban đầu Võ Nguyên Giáp và Thomas chỉ huy các chiến sĩ trong thành phần một đơn vị vượt qua địa hình khó khăn giữa khu vực huấn luyện và đích đến. Tuy nhiên, sáng 17 tháng 8 và lần nữa vào ngày 18 tháng 8, đội quân chia ra thành hai nhóm cùng Võ Nguyên Giáp, Thomas và một trung đội Việt Minh đi một đường và Défourneaux cùng những người còn lại - cả Mỹ lẫn Việt (do Đàm Quang Trung chỉ huy) - đi đường khác thẳng hơn tới Thái Nguyên. Mặc dù hai nhóm nhập lại vào cuối mỗi ngày, nhưng quyết định của Thomas không đi cùng quân của mình mà đi cùng Võ Nguyên Giáp càng làm tăng thêm thái độ chống đối của một vài thành viên trong Đội Nai.
Chuyến đi bốn ngày tới Thái Nguyên thật khó khăn; cả hai đội quân của Thomas và Défourneaux phải băng qua những con đường núi dốc đứng và lội qua những dòng nước lũ, thường xuyên đi trong bùn lầy và mưa. Tuy nhiên, hàng đêm họ được lo cho chỗ ngủ khô ráo, sạch sẽ và bữa ăn nóng sốt.
Défourneaux nhớ là dọc theo đường đi, những người Mỹ được nhiều dân làng tò mò chào đón, vài người trong số dân làng còn cho họ bia và hoa quả. Mặc dù tuyến đường của Thomas cũng vất vả, cựu chiến binh Việt Minh Nguyễn Chính hồi tưởng lại những cuộc trò chuyện vui vẻ bằng tiếng Pháp "như chỗ bạn bè" với Thomas, về nụ cười của viên thiếu tá và câu trả lời "không vấn đề gì" khi anh chịu đựng những cơn mưa rào và khi lôi ra những con vắt xanh lè. Kinh nghiệm của Thomas khác một chút so với những người còn lại của Đội Nai, có lẽ vì lộ trình xen kẽ của anh. Chẳng những nhận được đồ tiếp tế từ những người nông dân, anh còn được chào đón bằng những nụ cười hân hoan, những tràng vỗ tay và tiếng hò reo "Hoan hô! Hoan hô!". Nhiều cán bộ địa phương đến chào mừng Thomas. Và Thomas theo tường trình đã đáp lại:
Đây và lần đầu tiên chúng tôi đến đất nước của các bạn, nhưng đến lúc này chúng tôi có rất nhiều tình cảm và ận tượng tốt đẹp về vẻ đẹp của cảnh vật và con người của vùng đất này. Tôi hy vọng là sau này chúng tôi sẽ có nhiều cơ hội hơn để đi thăm đất nước các bạn, Việt Nam, và đó hẳn là một niềm vui lớn. Nhưng bây giờ, cả các bạn và chúng tôi phải thực hiện nhiệm vụ chung trong cuộc chiến chống Nhật và chúng ta hãy cùng hợp tác để hoàn thành nhiệm vụ và chúng tôi hy vọng mối quan hệ hữu nghị Việt - Mỹ sẽ tồn tại lâu dài.
Ngoài sự chào đón của người dân, Thomas còn nhớ đã nhìn thấy cờ Việt Minh trong những ngôi làng mà anh đi qua.
Anh kết luận rằng đây là một biểu hiện rõ ràng về sức mạnh của Việt Minh tại khu vực đó. Những lá cờ đó không chỉ vừa xuất hiện", Thomas suy luận. "Chúng phải được làm từ trước và cất giấu đi". Điều này dĩ nhiên là đúng. Dân làng đã được chuẩn bị rất tốt để đón những người Mỹ. "Một số cán bộ của chúng tôi đã nói chuyện với nhân dân", Trần Trọng Trung nói. "Nhiệm vụ của người dân địa phương là giữ bí mật và tổ chức các hoạt động an ninh, duy trì canh gác trong toàn bộ khu vực và tỏ ra thân thiện với người Mỹ".
Thomas bị ấn tượng bởi sự đón tiếp nồng ấm mà anh và Việt Minh đã nhận được trong chuyến đi. Cũng chính trong chuyến đi vất vả khó khăn tới Thái Nguyên này mà Thomas đã hiểu thêm về Võ Nguyên Giáp:
Chuyến đi bộ xuyên qua những vùng đồi núi là khoảng thời gian tôi gần gũi nhất với Võ Nguyên Giáp. Lúc đó tôi khoảng ba mươi tuổi, và ông có lẽ chỉ lớn hơn tôi ba tuổi. Có lúc ông kể cho tôi nghe rằng vợ và chị vợ của ông đã chết trong nhà tù của Pháp. Ông có tình cảm chống Pháp rất mạnh. Ông là người mạnh mẽ, không nghi ngờ gì nữa. Người Pháp gọi ông là núi lửa bị tuyết bao phủ. Ông luôn biết kiềm chế bản thân, và rõ ràng là rất thông minh và có giáo dục. Quân lính của ông tôn thờ ông. Tôi rất mến ông.
Khi tình bạn giữa Thomas với Võ Nguyên Giáp phát triển, quan hệ của anh với Đội Nai lại càng xấu hơn. Sự thiếu quan tâm rõ ràng của Thomas đối với cấp lãnh đạo tại tổng hành dinh càng làm cho các thành viên Đội Nai khó chịu. Ngày 19 tháng 8, sau gần hai ngày không liên lạc điện đài với Bách Sắc vì trời mưa, Thomas nhận được một loạt bức điện gửi từ ngày 16, 17 và 18 tháng 8 ra lệnh cho anh không được chấp nhận bất cứ sự đầu hàng nào của Nhật trong khu vực, hoãn lại chuyến đi vất vả tới Hà Nội cho đến khi có lệnh, giữ lại tất cả các trang thiết bị, để những người Mỹ đi riêng và chỉ cho phép những người Việt dẫn đường được đi cùng. Ngoài ra, ra lệnh cho Thomas phải có "biên nhận chính xác" trang thiết bị đã phát trong suốt khoá huấn luyện. Ngày 18 tháng 8 Thomas được tham vấn là Đội Nai cũng như Đội Mèo nên tiến về Hà Nội với trang thiết bị của, sau đó chúng sẽ được xe tải đưa trở lại một căn cứ của Mỹ tại Trung Quốc. Còn trang thiết bị hai đội không thể mang theo sẽ "được đi tản bằng đường hàng không" khi có thể.
Sáng 19 tháng 8, Thomas không tuân theo ba trong bốn mệnh lệnh đầu tiên: anh vẫn tiếp tục tiến về Hà Nội cùng một đội quân lớn của Việt Minh. Trước đó, ngày 15 tháng 8, sau khi nghe tin về sự đầu hàng của Nhật, Thomas đã chuyển giao phần lớn vũ khí của Mỹ được sử dụng trong khoá huấn luyện cho Lực lượng Việt - Mỹ. Điều khiến tình hình thậm chí trở nên xấu hơn là trước các đội viên Thomas tỏ ra không quan tâm đến việc anh không chấp hành mệnh lệnh của Bách Sắc.
Trong báo cáo về nhiệm vụ của Đội Nai, Thomas thú nhận là lệnh cấm chấp thuận bất cứ sự đầu hàng nào của Nhật "cực kỳ đáng thất vọng" đối với anh, "vì tất cả chúng tôi đều cảm nhận rằng chúng tôi đã mạo hiểm cuộc sống của mình khi đến đây và bây giờ khi đã gần đến đích thì chúng tôi lại không được phép tham gia vào bữa tiệc thịnh soạn này.
Các thành viên Đội Nai cũng băn khoăn là Thomas sau khi quyết định giúp Việt Minh nắm quyền kiểm soát thị xã Thái Nguyên, dường như quan tâm đến lợi ích của Việt Minh nhiều hơn là quyền lợi của chính đồng đội mình. Khi Đội Nai xuất phát từ trại quân ngoài trời vào ngày 19 tháng 8, Défourneaux không thể không để ý đến "lá cờ đỏ lớn dẫn đầu", ngoài ra, Défourneaux cũng rất bực tức vì thiếu tá Thomas "vẫn phụ trách du kích quân", nhưng anh thậm chí còn giận dữ hơn khi thấy Võ Nguyên Giáp "dường như có toàn quyền điều khiển cả vị chỉ huy của chúng tôi".
Défourneaux đã ghi lại những ấn tượng của mình trong nhật ký ngày 19 tháng 8:
Ông ta mặc kệ tất cả chúng tôi. Ông ta không thèm nói với tôi lời nào, chỉ luôn cặp kè với ông Văn (Võ Nguyên Giáp). Ông ta yêu cầu tôi chấp thuận chỉ sau khi đã quyết định làm việc gì đó. Ông ta kéo tôi sang một bên để giải thích cho tôi tình hình, thường là sai vì ông ta không hiểu tiếng Pháp. Ông ta cố tình không tuân mệnh lệnh và khiến đội của ông ta thắc mắc (nguyên văn) về phần mình liệu ông ta có (không) quan tâm tới điều gì. Tôi ở cùng nhưng người lính và không thể không nghe những cuộc nói chuyện của họ. Họ ghét ông ta, chính cá nhân tôi mỗi lúc một ghét ông ta hơn. Tôi cảm thấy mình chỉ là một tay mơ, chẳng giống một sĩ quan chút nào.
Khoảng bảy giờ tối 19 tháng 8, Đội Nai dừng lại nghỉ đêm. Không nghỉ được, Thomas đã rời trại vào lúc bảy giờ rưỡi và "nhập" cùng các lãnh đạo Việt Minh "để xem họ sẽ quyết định gì". Défourneaux và những người khác chăm chú lắng nghe cuộc tranh luận của viên thiếu tá với Việt Minh với sự lo âu ngày càng tăng. Défourneaux ghi lại những điều đã nghe thấy trong nhật ký của đội. Thomas đang, anh viết, "tổ chức cuộc tấn công vào Thái Nguyên". Ông ta "trao các trang thiết bị của đội", gồm "bộ đàm và ống nhòm" cho Việt Minh. Tôi nghe thấy ông ta ra lệnh cho các chỉ huy trung đội dự kiến lãnh đạo cuộc tấn công", Défourneaux viết. "Mọi người và cả tôi không thể ngủ và thư giãn nổi".
Cựu chiến binh Việt Minh Nguyễn Chính cũng cảm thấy Thomas đóng một vai trò quan trọng trong việc tổ chức tấn công. "Kế hoạch sẵn sàng hành động được tạo ra bởi những người bạn Mỹ", Chính phát biểu, "đặc biệt là bản thân ngài Thomas". Nhật ký của Thomas không thể hiện rõ ràng sự tham gia của anh trong việc vạch kế hoạch, mặc dù anh nói rõ trong báo cáo chính thức rằng một phần lý do rời Tân Trào tới Thái Nguyên là để "xem xét những gì có thể làm được trong chiến đấu". Thomas cũng nói đến kế hoạch cho ngày hôm sau: "Kế hoạch là để một đội đến Dinh Thống đốc và buộc lính bảo vệ địa phương phải đầu hàng, người Mỹ sẽ tới nhà an toàn(1), và những binh sĩ còn lại sẽ bao vây các đồn Nhật".
Sáng sớm ngày 20 tháng 8, Đội Nai lại tiếp tục xuất phát. Tất cả người Mỹ, ngoại trừ Thomas, đi cùng ba mươi du kích Việt Minh, và như đã trở thành hình mẫu, lá cờ đỏ sao vàng lớn của Việt Minh vẫn dẫn đường. Đó là chuyến đi tương đối ngắn và dễ dàng - cuộc hành quân tới Thái Nguyên mất chỉ một tiếng đồng hồ - nhưng tất cả vừa thấy khó hiểu vừa không vui về quyết định ra đi sớm như vậy. Thành viên Đội Nai, Henry Prunier, nhớ lại là mặc dù chiến tranh đã kết thúc, nhưng "chúng tôi đi bộ tới Thái Nguyên vào lúc bốn giờ sáng như thể vẫn còn đang có chiến sự". Khi đến nơi, những người Mỹ đã rất ngạc nhiên khi thấy ánh đèn điện đường chiếu sáng trong một thị xã ở Việt Nam, họ cảm thấy bớt căng thẳng hơn và nhanh chóng được đưa tới "ngôi nhà an toàn", nơi họ thu xếp ngủ đẫy giấc như vẫn hằng ao ước.
Thomas và Võ Nguyên Giáp xuất hành muộn hơn một tiếng so với Đội Nai và đến Thái Nguyên vào khoảng năm giờ sáng. Nơi họ dừng chân đầu tiên là toà thị chính thành phố.
Theo đúng quyết định chính sách của Đảng ngày 12 tháng 8 năm 1945, Võ Nguyên Giáp đã gửi một tối hậu thư yêu cầu đầu hàng tới quân Nhật. Nhưng Nguyễn Chính nhớ là đã đánh máy và gửi đi hai bức tối hậu thư vào ngày hôm đó: một bức của Võ Nguyên Giáp và một bức bằng tiếng Anh do Thomas ký. Những văn kiện này chắc chắn có ít tác dụng trong việc thuyết phục quân Nhật vốn đã ém quân rất kỹ giao nộp vũ khí cho Việt Minh. Tối hậu thư cho tất cả những thời điểm như vậy nhìn chung có nội dung như sau:
Hỡi các sĩ quan và bính lính Nhật.
Chính phủ Nhật đã đầu hàng Đồng Minh. Quân đội Nhật đang dần dần bí tước vũ khí ở tất cả các mặt trận. Trước khi quân Đồng Minh tiến đến Đông Dương, hãy giao nộp vũ khí cho Việt Minh và Quân đội Giải phóng Việt. Bằng việc làm đó, các bạn sẽ không chí bảo vệ được mạng sống của mình mà còn góp phần vào sự nghiệp giải phóng của nhân dân Việt. Thời khắc cuối cùng quyết định số phận của các bạn đã đến! Không nên do dự.
Cuộc đầu hàng, dĩ nhiên, không hề đơn giản. Quân Nhật "đang ở trong vị trí phòng thủ cũ theo chuẩn mực của Pháp", Thomas nhớ lại, "và họ không định đầu hàng ngay lúc đó".
"Lời kêu gọi Khởi nghĩa" của Đảng ngày 12 tháng 8 đã tuyên bố đơn vị nào của quân Nhật không chịu đầu hàng thì "phải bị tiêu diệt", và cuối cùng sáng hôm đó cuộc chiến giành Thái Nguyên bắt đầu.
Từ 6 giờ đến 6 giờ rưỡi sáng, chiến sự nổ ra giữa quân Nhật và Việt Minh. Tại ngôi nhà an toàn, Défourneaux và những người khác đều căng thẳng: "Chúng tôi không biết thiếu tá ở đâu, và chúng tôi chỉ có một mình giữa hai địch thủ". Mặc dù những người lính không hài lòng vì không được làm những gì họ đã tình nguyện làm trong thời gian chiến tranh - đó là chiến đấu với quân Nhật - khi Chiến tranh thế giới 2 đã kết thúc, nhưng không một người Mỹ nào, có lẽ ngoài Thomas, muốn tham gia vào trận đánh này. Thomas gửi một bức điện về ngôi nhà an toàn, yêu cầu Défourneaux, Squires và Zielski cùng anh tham gia với Việt Minh. Mặc dù cả Squires và Zielski đều lên dường nhưng Défourneaux thì không. "Tôi không muốn dính dáng tới bất kỳ những gì ông ta đang làm", Défourneaux nhớ lại, "và vào tiến trình gây rối với tổng hành dinh".
Allison Thomas, đứng với những người lính thuộc quân đội của Võ Nguyên Giáp vào ngày 20 tháng Tám năm 1945 chỉ trước khi tấn công vào Thái nguyên, sau đó bị một vài thành viên trong Đội Nai không bằng lòng vì lựa chọn hành quân cùng với những người Việt Nam chứ không đi cùng binh lính của mình. Tuy nhiên, các cựu thành viên Việt Minh lại có những kỷ niệm đẹp về bản chất tốt của Thomas và tình bạn thú vị trong chuyến đi.
