日內瓦協議簽訂後，法國軍隊開始撤出越南。與此同時美國提出“多米諾骨牌理論”，認爲越南如果建立起社會主義國家，會在東南亞地區引發連鎖反應，使這一地區的國家逐一全部變成社會主義國家。爲此，美國開始大肆干涉越南事務，並在南越扶植吳庭豔政權，公然破壞日內瓦會議規定的政治解決程序。

一、美國對越南進行直接軍事侵略

到1961年，美國更是開始進行“特種戰爭”，向南越大量增派美軍顧問，擴大其權限，可以直接指揮到南越軍隊連、排級作戰單位，意圖消滅越共勢力，但美國的干涉並未能夠達到預期目標，反而不斷遭到失敗。

爲挽救敗局，美國決定將戰爭擴大到越南北方，1964年8月，美國宣稱兩艘驅逐艦在北部灣海域遭到北越海軍的攻擊，以此爲藉口對越南北方進行狂轟濫炸。1965年，美國海軍陸戰隊在南越登陸，對越南進行直接軍事侵略。

二、中國向越南提供的武器援助

越南人民面臨着嚴峻的形勢，爲支持越南人民反對美吳集團的鬥爭，中國向越南提供大量軍事和經濟援助。1962年夏，越共領導人胡志明和阮志清向中國求助，中國答應了越南方面的請求，向越南提供大量援助。

與此同時，這一時期中國改變了在越南抗法戰爭時期祕密援越的做法，公開提出了“抗美援越”的口號，並給予了越南方面大量的武器支援，幫助越南裝備軍備，提高越南的軍事力量。

自1962年至1966年，中國向越南提供的武器及軍用物資援助主要有：槍支27萬支，火炮540門，槍彈20000萬發，炮彈90萬發，炸藥700噸，軍服20萬套，布匹400萬米。

更值得一提的是，在武器供應上面，中國奉行的是越南優先使用的原則。這一時期中國將國內生產的絕大多數先進武器裝備援助給了越南，與之相對，中國人民解放軍卻很少得到補充。

三、中國派出的支援部隊

越南方面爲抵禦美國不斷擴大的侵略戰爭不斷擴充兵力，北越軍隊人數逐年增加，這使得在後勤供應、工程施工等方面所需要的勞動力相對不足。

爲了緩解越南方面人力緊張的狀況，中國還派出大量支援部隊，擔負起後勤建設、工程施工以及物資轉運等任務。

從1965年開始，中國開始向越南方面派遣支援部隊，他們在戰爭中協助越南方面保護越南北方的領空，在美軍的狂轟濫炸中與美空軍展開了殊死的戰鬥，我防空部隊對空作戰超過2000次，共擊落擊傷敵機超過3300架，有力的保衛了越南北方人員和物資的安全。

此外，還有大批部隊投入到緊張的工程施工和後勤轉運工作中，他們搶修被美軍毀壞的交通要道，修築工事，鋪設通信線路，據統計，中國支援部隊共修建七條公路，鋪設陸地通信線路300多公里。

在這一過程中，中國部隊也付出了巨大的犧牲，傷亡人數超過4000人，犧牲者超過1000人。無可置疑，他們爲越南抗美戰爭的最終勝利作出了不可磨滅的貢獻。

四、中國向越南提供的經濟援助

在軍事援助之外，中國還向越南方面提供了大量的經濟援助。自1964至1970年，中國向越南提供了共計1.8億元的現匯援助。

從1965年開始，中國每年定期與越南簽訂經濟技術援助協定，確定第二年的援助計劃。

這一時期，中國對越經濟援助多采用物資援助的形式，在越南十年抗美戰爭期間，中國共向越南提供了價值超過86億元人民幣的生產、生活物資，主要包括糧食、棉花、瀝青、化肥、鋼材等。

在這一時期對越南的援助方面，值得注意的一點是中國並未與蘇聯在援越方面進行合作，這也是中蘇關係破裂的標誌之一。

1965年美國擴大侵越戰爭並在越南直接作戰，勃列日涅夫開始逐漸加大蘇聯對越南方面的援助，並主張舉行華約和亞洲的社會主義國家黨的會議，以謀求在越南問題上採取一致行動。

但蘇聯方面的這一提議並未得到中國方面的響應，在20世紀60年代中蘇關係不斷惡化的情況下，中國對蘇聯行動的目的不能給予信任。因此中國領導人認爲，蘇聯不在反美統一戰線之內，因而拒絕了這些建議。

儘管中國拒絕聯合行動，但對於需要通過中國境內轉運的蘇聯及東歐國家援越物資，中國總是給予便利，免費承擔了蘇聯以及其他社會主義國家援越物資的過境運輸。越南抗美戰爭期間，通過中國鐵路轉運的其他社會主義國家的援越物資達到179列火車。