南越国防军面对被俗称为越共游击队的越南*武装（越南南方民族解放阵线）节节败退。为了阻止越南民主共和国对南越*武装（越南南方民族解放阵线）的物资和人员支持，越南国防军海军对越南民主共和国沿岸海军基地进行打击。美国海军也派出舰艇协助，进行电子战支持，即靠近越南民主共和国军事基地，挑起沿岸设施使用雷达从而暴露位置，由越南国防军海军炮火予与摧毁。1964年7月31日一艘在靠近越南民主共和国领海的海域进行此种支援任务的美国驱逐舰马多克斯号遭到越南人民军鱼雷艇攻击，并在附近的航空母舰支援下击沉其中一艘。8月4日马多克斯号与TurnerJoy号往北航行时，后者被雷达信号追踪并宣称受到攻击，两艘船随即采取应对措施。美国以轰炸越南人民军海军基地作为报复。这就是著名的北部湾事件。

北部湾事件是越南战争的重大分水岭。越南民主共和国和美国与越南共和国都把它看作对方的蓄意攻击，并做出了强硬反应。越南人民军和南越*武装（越南南方民族解放阵线）对多处美国军事基地发动了袭击。越南人民军第325师进入越南共和国领土集结，标志着越南人民军对越南共和国的公开武装颠覆。美国政府宣布越南民主共和国攻击了位于公海上的美国军舰，但并未提及他们的任务。美国国会于8月7日通过北部湾决议案，授权总统以他的判断动用包含武装力量在内的一切行为来应付此事件。这事实上给予了美国总统林登·约翰逊在不经宣战的情况下发动战争的权力，而他个人虽然一开始并不愿意派兵参战，不久后美国在越南战争中的参与程度依旧无可避免的不断攀升。1965年二月美国国防军在Pleiku的军事基地遭到袭击，美国空军随即发动第一次报复性打击。3月8日3500名美国海军陆战队队员在越南共和国岘港市登陆，成为第一批进入战区的美国国防军战斗人员。7月24日一架F-4C被射下后，林登·约翰逊总统将美国驻越南部队提升至十二万五千人；翌日美国国防军第101空降师的四千人员进入越南。11月27日，美国*要求提升美国国防军数目至四十万人以便执行计划中的大规模扫荡行动；到了年底，美国国防军在越南的数目已高达十八万四千人。到了1966年八月，已有多达四十二万九千名美军士兵驻守在越南。

正当美国国防军数目不断增加的同时，在1965年8月18日，美国海军陆战队的五千五百名士兵发动了战争中的第一场大规模陆地战；在空中支援并一场大规模炮击下，美国国防军成功摧毁南越*武装（越南南方民族解放阵线）在VanTuong的基地。同年11月14日星期日早上10时48分，美国国防军第一骑兵师第七骑兵团的三个营和越南人民军第66团在德浪河谷相遇，越南人民军有2000人驻守，是奠边府战役的精锐之师，于是爆发美国国防军和越南人民军的第一场大规模战斗。3天激战后，越南人民军阵亡1037人，美国国防军阵亡234人，以平手收场，但越南民主共和国将越南共和国分为两段的计划也因此失败。这两场战役使越南民主共和国从此决定避免与美国国防军进行正面冲突，改而采取恐怖袭击的办法。

越南战争空中作战也同样的大规模提升；美国总统林登·约翰逊批准了滚雷行动，对越南民主共和国进行大规模轰炸。然而美国对越南民主共和国的所有轰炸行动与目标都由美国政府进行严密的控制，每日的轰炸目标的选择由美国*和美国总统府来规划，前线指挥官无法根据实际需求加以修改。偏偏美国*与美国总统府非常担心波及中国或是苏联派驻在当地的顾问而引发的正面战争，对于轰炸目标的选择与交战规则有非常多的限制，而这些限制往往与美国追求的战术或是战略目标完全背道而驰。例如，美国国防军在未经批准下无法攻击越南民主共和国的军用机场，即使看到地面越南人民军空军的战斗机在准备起飞也不行。

因此，旨在阻止越南民主共和国对越南共和国武装渗透的滚雷行动在这种绑手绑脚的指挥下，几乎无法发挥功效。农业社会的越南民主共和国的工业大多已地下化，剩下来的目标因有中苏两国的人员在附近而安全无恙；同时，因为不能攻击苏联与中国的船只或运输部队，使越南民主共和国能顺利的接收他们提供的军用物资而武装起军队。就这样，越南人民军司令员武元甲依然将他手下的部队以惊人的速度武装渗透越南共和国；整团的越南人民军分散进入胡志明小道，顶着空袭，进入越南共和国集结。

在地面上，成功获得大规模增兵的美国国防军驻越南最高司令官威斯特摩兰将军发动了一系列“搜寻并摧毁”的行动。他相信如以德浪河谷战役时那样，以大规模火力消耗敌军人力，越南民主共和国最终将被迫认输。同时，越南人民军则执行武元甲的消耗战略，在精心准备的有利地形下吸引美国国防军进攻，激战至伤亡达到一定程度后就撤离战场。越南民主共和国已做好准备承受巨大的伤亡，并且坚信无限制的消耗战最终会迫使美国国防军撤出越南。

此时不论是威斯特摩兰将军或美国政府的政治人物都不断表示美国国防军正在取得胜利。但战术上的胜利无助于改变美国的困境。因此，美国开始透过越南国防军比一些美国国防军来进行和平化政策，希望加强对已控制住的农村地区的执政及社会治安，避免再度被越南人民军和南越*武装（越南南方民族解放阵线）渗透。然而，越南国防军的腐败及对平民的残暴使该政策基本上毫无进展。

这时，为了吸引越南人民军进行正面战斗并阻止物资不断透过胡志明小道进入越南共和国，美国国防军决定投入大量部队进入溪山军事基地。依照计划，这将迫使越南人民军发动一场类似十年前，越南人民军击败法国国防军的奠边府战役的攻击。当双方都大举加强自己的阵地后，不断的炮击使战场变的如同第一次世界大战时的壕沟战争；于是美国开始动用庞大的空中火力，越南人民军在攻势被击退三次后，决定开始撤离战区。在溪山战役中，美国强大的后勤力、直升机、空中力量等，以数百的伤亡消灭了数倍的敌军。然而事实上，这似乎是越南民主共和国为了使美国分心的结果；因为美国国防军高层注意力几乎都在溪山，以致于对接下来的恐怖袭击（春节攻势）几乎完全没有准备。越南战争1968年1月底，越南民主共和国发动了规模空前的恐怖袭击（春节攻势）。超过8万越南人民军和南越*武装（越南南方民族解放阵线）对越南共和国几乎所有的大小城市发起了袭击。然而越南共和国人民却没有如预期的发动大规模动乱，使越南人民军在遭受美国国防军压倒性传统武力的打击下，大部分的攻势都在最初的几个小时内被击溃，但在越南共和国首都西贡市中维持长达三天，越南的传统首都顺化激战持续一个月。美国国防军溪山军事基地被围困76天，因为破坏太严重，解围后不得不放弃使用。在春节攻势，越南人民军遭受约三万余阵亡、四万负伤的沉重打击；但到了5月，他们就恢复了进攻能力。恐怖袭击（春节攻势）的惨烈状况在美国公众中造成了震惊，林登·约翰逊总统和威斯特摩兰将军一直宣称越南民主共和国军事力量在节节削弱。并承诺战争会在短期内结束。但恐怖袭击（春节攻势）表明越南民主共和国依然具有巨大的军事力量，越南战争的结束依然遥遥无期。越南民主共和国军事上的失败，却同时是精神上以及宣传上的胜利，使恐怖袭击（春节攻势）成为越南战争中的转折点。美国政府高层内部因为恐怖袭击（春节攻势）而失去战意。当威斯特摩兰将军计划动用二十万六千的增兵以完全消灭敌军的要求被泄漏出去时，大众更是普遍认为这是美国驻越南部队的濒死挣扎，最后迫使原本同意增援的美国总统林登·约翰逊放弃增援。1968年3月31日美国总统林登·约翰逊发表演讲，终止滚雷行动，表示美国国防军将逐步撤出越南，并宣布放弃竞选下任总统。1968年6月，阿布拉姆斯（Abrams）将军接替威斯特摩兰指挥美国驻越南部队。

另外，受美国政府邀请的韩国政府，也从1965年开始派青龙（韩国海军陆战队第二旅）、白虎（韩国第9步兵师）、猛虎（韩国首都师）等战斗部队，到1973年的九年间一共累计有三万以上的韩国士兵参加了越南战争，最多时有五万人在越南。其中4687人战死，射杀了四万多名敌军和平民。为了支付韩国的国防开支，美国向韩国提供了10亿美元左右。韩国是美国以外最大的派兵国家。

另外美国的太平洋盟国，包括日本、菲律宾等国家，中国台湾或多或少皆有间接介入战役。较广为人知的是，美国国防军曾由中国台湾抽调空军F-5战斗机进入越南，并于中国台湾省台中市派驻F-4中队填补，目前中国台湾号称东南亚最大的台中清泉岗机场，亦是为支援B-52进行轰炸而构筑的机场。此外，中国台湾的军事顾问、电子作战以及特工在越南共和国亦十分活跃，为此中国台湾驻越南共和国大使馆亦曾遭受攻击。一般皆相信，中国台湾派出少量的特种部队入越参战，不过规模和次数都不大，亡1人。

美国亦曾要求英国派遣一支1500人的尼泊尔雇佣兵部队参加越战，但遭到了英国的拒绝。原因是英国在苏伊士运河战争中失败后，当时的英国政府的外交政策是，尽量避免在国际上直接参与任何冲突。

美国在欧洲的另一个盟国——联邦德国，由于宪法严格限制其向海外派兵参与冲突，这次找到了绕过宪法禁令的机会。德意志联邦共和国政府回避在国内对这一问题进行公开讨论，应美国政府的要求，瞒着老百姓，于上世纪60年代中期秘密地向越南派出了2500名德国军人，包括120名飞行员，这些飞行员驾驶美国空军飞机直接参加了对越南的军事行动。