1961年5月，为防止吴庭艳政权垮台，美国派遣100名代号为“绿色贝雷帽”的所谓“特种部队”进入南越。1962年2月8日，美国在西贡设立了由保罗·哈金斯将军指挥的军事司令部，标志着美国开始直接介入越南战争。
1963年11月1日，美国在南越策动军事政变，杀了吴庭艳，换上了新的傀儡杨文明，并积极寻找扩大战争的借口。1964年8月4日，美国政府宣称，美国驱逐舰“马多克斯”号和“滕纳·乔埃”号在东京湾（即北部湾）离最近的陆地大约65海里处的公海上进行巡逻时，遭到数目不定的北越鱼雷艇的袭击。美国借此开始推行“饱和轰炸”和“焦土政策”，大规模轰炸越南北方。与此同时，美国不断增兵，到1967年，在越南的美军人数超过50万。
1968年1月底，北越发动了规模空前的“新春攻势”。超过8万北越军队和越共游击队对南越几乎所有的大小城市发起了进攻，其规模和惨烈程度令美国人大为震惊：无数的军事设施和政府建筑被破坏；战斗最激烈的旧京顺化几乎全毁；美军溪山基地被围困76天，因为破坏太严重，解围后不得不放弃使用。
由于南方人民武装的坚决抵抗和越南军民团结一致，美国在越南耗费了巨大人力物力却没有取得预想效果，遭致国内外一致反对。越战期间，美国向越南投下了800万吨炸弹，远超过第二次世界大战各战场投弹量的总和，美国自己损失惨重，5.6万余人丧生，30多万人受伤，耗资4000多亿美元。美国经济出现大幅度滑坡，美元霸主地位遭到沉重打击，并出现了巨额财政赤字。1973年1月27日，美国经过长期谈判，与越南民主共和国在关于越南问题的《巴黎协定》上签字，宣告美国在越南军事行动的失败。