Khi đơn vị tham gia chiến dịch Hoàng Hoa Thám và chiến dịch Hòa Bình vào năm 1952, chiến sỹ Hoàng Cầm tận mắt chứng kiến cảnh đồng đội bị thương vong nhiều, sức khỏe giảm sút, điều kiện ăn uống không đảm bảo. Tình hình chiến tranh ngày càng khốc liệt, bộ đội ta chiến đấu, hy sinh không chỉ ở mặt trận giáp mặt quân thù mà hy sinh, thương vong ngay cả khi về hậu cứ nghỉ ngơi, sinh hoạt. Nguyên nhân của việc mất mát ấy có một phần do việc nấu ăn vì ban đêm thấy lửa, ban ngày thấy khói. Rất nhiều thương vong của bộ đội xuất phát từ việc khói bốc lên giữa rừng, máy bay địch phát hiện đã trút bom đạn xuống.

Tổ anh nuôi của Hoàng Cầm và nhiều đơn vị khác phòng tránh bằng cách chuyển sang nấu ăn ban đêm, khi máy bay địch tới thì dập lửa, dội nước, nhưng nhiều khi vẫn không tránh kịp tai họa. Đang đun, dập lửa, cơm thường bị khê, sống. Nấu ăn ban đêm, ban ngày cơm nguội lạnh, bộ đội ăn không đảm bảo sức khoẻ. Hoàng Cầm đã trăn trở ngày đêm suy nghĩ phải làm một cái gì đó giúp cho đồng đội giảm bớt thương vong. Một buổi sáng dạo bên bờ suối, nhìn làn khói lượn lờ quanh mái bếp, Hoàng Cầm chợt nảy ra sáng kiến làm một kiểu bếp có thể nấu nướng mọi thứ ban ngày mà không sợ máy bay địch phát hiện. 

Sau nhiều ngày miệt mài nghiên cứu, vẽ sơ đồ một số kiểu bếp và nhiều lần làm thử nhiệm, chiến sĩ Hoàng Cầm đào hàng chục cái bếp khác nhau, với những kiểu bếp khoét sâu vào trong lòng đất có nhiều nhánh dẫn khói giống như hang chuột. Làm xong anh đặt nồi lên từng bếp, chất củi đun thử. Kết quả tạm được, nhưng lửa vẫn lộ, khói vẫn phảng phất bay lên. Không nản chí, Hoàng Cầm lại hì hục đào hàng chục cái bếp khác. Lần này Hoàng Cầm đào các đường dẫn khói chẽ ra nhiều nhánh và dài gấp đôi. Trên rãnh dẫn khói rải cành cây rồi đổ đất san phẳng. Phía trước cửa bếp đào một hố sâu, trên lợp nilon hoặc lá vừa để đồ, vừa che ánh lửa và có hầm chứa khói, hút lửa mạnh hơn. Cuối cùng, Hoàng Cầm đã tạo ra một kiểu bếp như ý, bếp lò khoét vào sườn đồi hoặc đào sâu xuống với những đường rãnh giống như râu mực từ bếp lò bò đi khá xa, trên rãnh được lát bằng cành cây và phủ đất ẩm tạo thành những ống thoát khói. Từ trong lò tuôn ra, khói tỏa vào khắp các rãnh, bốc lên gặp lượt đất ẩm, bị lọc và cản lại, lan ra là là trên mặt đất, thoảng nhẹ nhàng như làn sương buổi sớm. Kiểu bếp này ngay sau đó được phổ biến rộng rãi đến các đơn vị và được anh em nuôi quân hoan nghênh. Bếp do Hoàng Cầm sáng tạo rất phù hợp với bộ đội thời chiến, kín lửa, khói không bốc cao, anh nuôi nấu ăn cả ngày, cả tối, không sợ máy bay địch phát hiện. Bộ đội có cơm nóng, canh ngọt. Mỗi khi ém sát địch, anh nuôi vẫn nổi lửa đêm ngày. Tháng 10/1952, đơn vị đã quyết định lấy tên người chiến sỹ sáng tạo ra để đặt tên: Bếp Hoàng Cầm. 

Với những ưu thế đặc biệt nên ngay sau khi ra đời trong Chiến dịch Hòa Bình, bếp Hoàng Cầm đã trở nên phổ biến trong các đơn vị, đặc biệt trong Chiến dịch Điện Biên Phủ và những năm kháng chiến chống Mỹ sau này. Điều này đã được ông Đường Hồng Kỳ, cựu chiến sỹ Điện Biên chia sẻ: Nếu không có bếp Hoàng Cầm thì có lẽ việc tổ chức cấp dưỡng đảm bảo sức khỏe cho bộ đội chiến đấu còn gặp rất nhiều khó khăn. Với sáng kiến này, khi đó, bộ đội đã được ăn cơm nóng, có nước nóng để uống trong mùa đông. Các viện quân y dã chiến có nước nóng để sát trùng dụng cụ y khoa... 

Bắt đầu từ chiến dịch Hòa Bình (1951 - 1952), bếp Hoàng Cầm đã trở thành huyền thoại trong chiến đấu của quân, dân ta trong chiến dịch Điện Biên Phủ và sau này là cuộc kháng chiến chống Mỹ cứu nước trải dài trong suốt 21 năm.