越南戰爭打到1963年，美國的特種戰爭已經破產。
1964年8月又爆發了著名的“東京灣事件”，美國決定對北越發動“報復性轟炸”，出動艦載機對北越的海軍基地和榮市附近的油庫進行了轟炸，這使美國第一次對北越進行公開的武裝攻擊。
1965年2月7日，美軍在嘉萊省的波來古基地遭解放武裝襲擊，美軍亡8人傷124人，另有10架飛機被毀。第二天，美軍開始了對北越的報復性轟炸。美國開始將對北越的轟炸由小規模的報復性行動升級為大規模的戰略轟炸，正式實施“滾雷行動”。
滾雷行動
1965年3月2日，“滾雷行動”開始。美軍首先轟炸了廣溪的彈藥庫和邦村海軍基地，拉開了滾雷行動的序幕。滾雷行動持續了3年零8個月的時間。在此期間，美軍
出動飛機306183架次執行轟炸任務，其中B52轟炸機2380架次。 美國在滾雷行動中奉行逐漸升級的戰略，美國進行了3次較大的升級。
第一次重要的升級是1965年3月下旬。
美國將轟炸目標範圍擴展至北越的鐵路機車車輛、指定的公路上的車輛，轟炸的頻率也提高到每日進行，轟炸範圍延伸至北緯20度線以北。美國此舉主要目標是阻止北越向南方的解放武裝力量輸送人員物資。到1965年底，美軍飛機累計轟炸55000架次，投彈33000噸。到1966年第一季度，美國已對河內、海防以南的北越主要交通線路進行了猛烈轟炸。
雖然1965年美軍尚未開始對海防港的轟炸，但美軍發現了一條經由海路至柬埔寨西哈努克港，然後再經由柬埔寨國土，或經由湄公河航道，或經邊境陸上通道運送物資至越南南方游擊區的秘密運輸線。
為了切斷北越通過這條運輸線向南越輸送物資，美軍出動大批艦艇於1965年中期至1967年實施了“海龍行動”，對越南南部和北部沿海實施封鎖，封鎖區域為北諱17度至北緯20度之間的海域。封鎖造成北越通過海路向南越的運輸出現困難。
僅1967年北越就有1400多艘船隻被美軍擊沉，當年第4季度的補給船隻較第三季度減少了62%。1968年美國海軍又摧毀了北越2000多艘船隻，對3300多個岸上目標進行了攻擊。第二次升級在1966年6月底，美軍開始轟炸北越河內、海防地區的油料設施。
在此之前，美國政府一直沒有批准軍方對北越的油料設施進行轟炸的要求。美軍參謀長聯席會議於1965年11月中旬提出轟炸北越油庫的建議，稱摧毀油庫能更有效減少北越對南方的支持力度，但麥克納馬拉對此表示質疑。但此後不久麥科納馬拉在中央情報局提供的情況分析報告的影響下改變了當初的看法，轉而支持轟炸北越油庫。
1966年5月下旬南越政府軍攻佔峴港，平息了此前由佛教徒、學生和部分軍隊在順化、峴港兩地發動的叛亂，南越的城市抗議運動也遭受沉重打擊。在這樣的背景下，約翰遜批准了轟炸北越油料設施的方案。美軍據情報估算到當年7月底已摧毀了北越70%的儲油能力，整個1966年共摧毀損壞油料設施目標4481個。1966年美軍累計出動飛機148000架次，投彈量128000噸。
第三次升級在1967年，隨著美國政府解除進攻限制的北越目標的數量和級別不斷提高，滾雷行動中美軍隊北越轟炸的力度也在1967年達到了最高峰。
1967年年初，美軍發起了代號為“
春季空中攻勢”的大規模轟炸行動。在這一波襲擊中，美國政府授權攻擊一系列重要目標，包括電力系統、鋼鐵廠、三個北越空軍的重要機場以及多個後勤物資存儲點。到3月底，美軍已經轟炸了16個授權目標中的12個，其餘受氣象條件影響未進行轟炸。整個1967年上半年美軍攻襲擊了北越31個電力系統目標，到7月中旬北越的發電能力已經銳減85%。只有進入1967年下半年，美軍的轟炸主要集中於北越通向中國的鐵路，鐵路運輸受到嚴重影響。其中北越連接中國的鐵路在7月被迫停運25天，河內到太原的鐵路也被迫停運10天。
8月8日起，美軍開始轟炸北越最大的港口海防港。美軍認為通過空襲可以使北越通過海防港獲得的物資減少50%至70%。1967年10月26日美軍出動飛機890架次轟炸了海防的各個重要橋樑。美軍在這一年累計出動飛機132700架次，投彈量247000噸。
此外，美國在1967年3月開始動用了人工影響天氣手段，希望以非常規手段打擊北越。駐泰國皇家空軍烏隆基地的第54中隊開始實施對胡志明小道及其周邊地區的人工增雨作業，致使該地區經常突下暴雨，頻繁的山洪爆發、洪水嚴重損壞了該地區的道路、橋樑、水庫堤壩，給北越造成嚴重損失，
胡志明小道的運輸量也受到很大影響。1968年1月31日，以解放武裝為主力的近10萬人開始在南越發動大規模軍事行動，解放武裝襲擊了南越全部6個自治市、242個區府中的64個，43個省會中有36個也受到襲擊，包括芹直、美萩、永隆等被認為是最“安全”的省會在內，並控制了大部分市區。
據美軍統計，在1月29日至2月11日的春節攻勢期間，解放武裝力量有32000人陣亡，5800人被俘；美軍損失1001人，南越政府軍損失2082人。到二月底，解放武裝力量的損失已超過45000人，到1968年10月，滾雷行動宣告結束。
轟炸效果
從1965年3月到1968年11月，“滾雷行動”持續了3年零8個多月之久，是美國曆史上持續時間最長的空中戰役。美國空軍一共出動了153784架次的飛機執行轟炸北越的任務，海軍和海軍陸戰隊也出動152399架次。到1967年12月31日，美軍在滾雷行動中的投彈量就已經超過整個朝鮮戰爭期間的653000噸和太平洋戰爭期間的503000噸，達到864000噸。
空襲摧毀了北越絕大部分的重工業和發電能力。到1968年10月滾雷行動終止時，北越77%的彈藥庫、65%的油庫、59%的發電廠、55的大中型橋樑和39%的火車站在美軍轟炸中受損或毀壞，以及僅有的3個鋼鐵廠、水泥廠和炸藥廠被美軍炸燬。
因為戰火，南越的城市人口激增，1971年南越的城市人口比1960年增長了兩倍，大部分是因為難民湧入城市造成，這樣的比例明顯與南越的經濟社會發展水平不相稱。戰亂和過快的城市化造成大量的無業人口和嚴重的社會問題，腐敗成為普遍現象，青少年無法接受正常的教育和得到就業機會，他們這一代人徹底成為了戰爭的犧牲品。
在廣大的農村地區，農村的經濟和社會已經變成了美軍的附庸：
從安溪到芽莊，從古芝到朱萊，美軍基地周圍星期了由包裝箱和廢鐵皮構成的一座座小鎮……整個像是在為施利茨、可口可樂和百事可樂做廣告。這些小鎮只有三種產業一一為美國人洗衣服，向美國大兵出售冷飲，女子供美國士兵享樂。
從1968年3月31日約翰遜宣佈停止轟炸北越北緯20度線以北的目標起，美國開始逐步調整在越南戰爭策略。1968年年底發動了“加速綏靖戰役”，美軍不僅重新佔領了大批在春節攻勢後被民解控制的村鎮，還將控制範圍擴展到長期被民解控制的老解放區。
1968年下半年，南越政府還在美國顧問的協助下啟動“鳳凰計劃”和“招回”計劃，以期利用綁架、暗殺、誘降民解基層幹部的方式，瓦解民解的基層組織。由於南越的民解成員不斷流失，到1968年底，在共計125000人的南越人民武裝力量主力部隊中，來自北越的人員已達85000人。
“滾雷行動”作為二戰後持續時間最長、飛行架次和投彈量最多的一次有組織的戰略轟炸行動，雖然在軍事上取得了許多戰術勝利，但從它並沒有達到行動開始之初所期望的戰略目的。導致這種結果的原因，除了滾雷行動自身的缺陷之外，還有就是美國
沒有為空襲準備充足的地面配合。美軍失敗原因
一方面：戰略轟炸的侷限性
自19世紀以來，歷次大國之間的戰爭，最後對戰爭結局起決定性作用的依然是地面力量。雖然推崇空軍致勝論的人認為單純使用空中力量對敵人進行封鎖和戰略轟炸可以摧毀一國持續作戰的能力，擊垮敵人的士氣，迫使敵人的地面力量在戰場上被擊敗前就繳械投降，從而獲得戰爭勝利。
在兩次世界大戰期間，德國對英國進行的兩次戰略轟炸都以失敗告終，並最終戰敗。二戰期間盟國分別對德國、日本進行了大規模的戰略轟炸，對盟國獲得最終的勝利起到了一定的作用。但盟國都是在軸心國頹勢已顯，整個戰局已經朝盟國有利得方向發展時才真正開始對軸心國開始大規模的戰略轟炸，真正讓盟國在戰場上確立優勢的還是地面戰爭。
以盟國對德國的轟炸為例，盟國從1940年1月開始對德國實施轟炸，到1945年4月停止。美英兩國空軍先後對德國發動了44.4萬次轟炸，共出動飛機412萬餘架次，投彈總量270萬噸。轟炸共造成德國平民108萬餘人傷亡，德國空軍在防空作戰中損失飛機57385架。美國損失飛機18000餘架，英國損失22000餘架。1943年之前，對德國的轟炸任務絕大多數由英國皇家空軍負責，1943年1月開始美英兩國空軍開始共同實施對德國的轟炸。
轟炸造成默內河谷大壩和埃德爾大壩潰決，雖然這兩座大壩在數月之後就很快修復，沒有對德國戰爭工業造成長遠影響，但洪水卻重創了最重要的食品供應基地之一的魯爾河谷和黑森北部地區，對德國軍民的士氣也產生了不可估量的影響。1944年上半年起，美英兩國開始有針對性地對德國的航空工業、飛機場和鐵路運輸系統進行轟炸，奪取戰場制空權，為地面部隊登陸創造有利條件，並取得了一定效果。德國在1943年年底轉入戰時經濟狀態後，1944年德國在產業工人的數量與1939年大體持平的情況下，生產效率卻提高了。軍工的某些部門在1944年之前，曾經出現過生產激增的情況。
真正讓德國陷入困境的，是1944年盟軍在諾曼底登陸並鞏固了西線戰場，蘇軍在東線開始戰略反攻逼近德國本土，1943年盟軍在意大利登陸後，德國在南歐和巴爾幹地區的戰略緩衝空間也被壓縮，導致德國喪失了搜刮歐洲大陸佔領區和僕從國來維持德國戰略物資消耗的能力。加之經過數年的作戰，大量的傷亡使德軍在二戰初期高素質兵員幾乎損失殆盡，武器性能優勢也不復存在，面對盟國雄厚的兵力和綜合國力，德國以質量優勢對抗數量優勢的戰略已經無法繼續進行。
另一方面：北越不是理想的戰略轟炸對象
首先，北越是一個以自給自足的農業經濟為主的農業國，在美軍實施轟炸前，北越並沒有建立完備的工業體系，即使僅有的少數工廠、港口等目標受到空襲打擊，對社會穩定和軍隊戰鬥力沒有太大影響。
北越還接受了大量來自社會主義國家的援助。1955年到1962年，蘇聯向北越提供了大約14億盧布的經濟援助，幫助北越建成了34個大型工業項目和一批醫療、高等教育機構，重建了50個農業項目。越南戰爭期間，備受獲得了約240萬噸來自社會主義陣營國家的援助物資，其中中國約160萬噸，蘇聯約51萬噸，捷克斯洛伐克、波蘭、羅馬尼亞等社會主義國家25.4萬噸。
北越軍民在努力疏散隱蔽物資、修復被毀設施的同時，也積極採取各種方法抗擊美軍的空襲。在中國、蘇聯等社會主義國家的大力援助下，北越的防空系統曰益完善，配備了高射炮、防空導彈等武器，對美軍飛機的威脅日益增大。
到1968年，北越已擁有高射炮7400門，較1965年增長近10倍，1967年，北越在防空作戰中發射的防空導彈數量達3484枚，是1965年的17倍。經過北越軍民和中國志願防空部隊的努力，給美軍造成了大量損失。
其次，美國在進攻北越時有較大的政治顧慮。如果防禦者展現出抵抗比自己強大許多的進攻者的決心，它還可能會得到來自其他國家的支持。
從地理位置上來說，越南處於中南半島東北部，東部臨海，陸上與中國、老撾、柬埔寨接壤。中國與越南同屬社會主義陣營國家，在美國發動對北越的空襲和封鎖時，與北越同屬社會主義陣營的中國不但在地理位置上成為了北越北方的天然屏障，使美軍的轟炸路線必須繞開中國，避免侵犯中國領空。
最後，最重要的是缺乏地面力量的支持。
美國作為進攻方，卻沒有對北越採取地面戰這種最直接、有效的作戰方式，進一步壓迫北越的生存空間，而選擇看似直接、高效的空中打擊，給作為防禦一方的北越生存、作戰的空間。北越和美國在空中力量方面存在巨大差距，但美國在戰場上擁有的空中優勢卻不能轉化為地面戰場的勝利並加以鞏固。
滾雷行動期間，1965年美國需以6.6美元的代價才能給北越造成價值1美元的損壞，而1966年這一比例更提高到9.6:1。
結果
在北越的頑強抵抗下，越戰的規模不斷擴大、久拖不決，美國用於越戰的開支也快速增長。以美軍在越南的油料消耗量為例，1967年消耗量是1963年的3倍。1965財年美國直接用於越戰的費用只有1億美元，1966年和1967年分別增至68億美元和201億美元。1968年，美國807億美元軍費為中用於越南戰爭的費用就達270億美元。
這也是美國採取的政策和作戰方法帶來的必然後果。雖然美國龐大的戰爭支出，即使是世界頭號經濟強國的美國也難以承受。
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