1963年10月10日,越南民主共和國(以下簡稱北越)正式成立了航空暨防空部隊,隨後北越飛行員前往華約接受訓練,而蘇聯也從1964年起開始提供米格17戰鬥機。1965年4月3日,北越的米格17首次與美軍爆發戰鬥。從這時起,美國就開始擔心一個問題:他們何時要開始面對更先進的米格21。
美國的情報認為北越是從1965年11月開始接收米格21。從1966年1月起,美國就多次報告和米格21的接觸:1月15日,一架RF-8和護航戰機報告聲稱與米格21發生接觸;2月,一架U-2報告稱遭到米格21攔截;3月,一支F-105雷公攻擊機編隊聲稱遭到一架米格21攻擊。但事實上直到1966年4月起,北越防空暨航空軍921戰鬥機團才接收首批12架米格21戰鬥機。
北越第一批次的米格21型號是米格21FL,這是蘇聯在米格21PF的基礎上為印度發展的外銷型號,其具體修改是將TsD-30TP雷達降級為Р-2Л雷達,且Lazur資訊鏈被刪除。武裝方面和米格21PF一樣在機翼下方有兩個可攜帶兩枚K-13飛彈、最多32發ARS-57火箭(後改稱S-5)、2發ARS-212/240火箭或炸彈的派龍,但沒有固定安裝的機砲;日後應印度要求蘇聯發展了能安裝在米格21FL機腹的適型機砲吊艙,但北越顯然沒有引入。
為了讓飛行員熟悉米格21並建立信心,北越決定挑個無人機或轟炸機一類容易下手的目標進行實戰驗證,這一任務被指派給米格21學員班負責人阮紅日(Nguyễn Hồng Nhị)執行。而正好美軍從1966年3月3日起多次派出無人偵察機對北越重要城市進行偵查,3月4日北越雷達再度發現一個被識別為無人偵察機的目標,阮紅日隨即升空,並在地面引導下找到目標,在距離2英里時先後發射兩枚飛彈。隨後地面雷達報告目標消失,這架無人機也被視為北越米格21的首個擊殺。
4月23日,北越發現6-8架美軍戰機在奠邊府市上空飛行,於是派出阮同京和董文松的米格21進行攔截。兩機成功發現一批正在轟炸橋梁的F-105雷公攻擊機,但指揮部下令他們停止交戰直接返航(可能是擔心地面高砲誤擊)。當阮同京準備著陸時,他的座機突然自行開始側翻,液壓也不斷流失。在確認座機已經無法控制後,阮同京只能棄機彈射。雖然有理由認為這架米格21很可能是遭到美軍飛彈近距離命中而受損才導致失控,但美軍當日沒有符合的作戰與擊落紀錄可以對照。
4月26日,北越派出2架米格21和4架米格17截擊美軍攻擊機編隊,其中米格17負責對付攻擊機,而米格21則針對RB-66電戰機。然而當時在空的2架RB-66得到3架F-4C的護航,而其中保羅.吉爾莫(Paul J. Gilmore)也提前注意到米格的接近,隨即警告RB-66遠離並隨同另一架僚機進行攔截。北越的紀錄是米格21在發現幽靈後遭到多枚飛彈攻擊,均未命中,隨後當面的幽靈轉向逃離;而米格嘗試追擊,但途中發現自己被多架幽靈包圍,於是嘗試改對付靠近的其中一架。隨後一號機飛行員阮紅日就發現他的座機出現震動且轉向困難,於是嘗試以最大速度脫離戰鬥返航。雖然成功擺脫美軍,但他的座機液壓、速度和高度持續下降,最後只能彈射。
而根據美軍紀錄,當時與之發生交戰的應該是保羅.吉莫爾(Paul J. Gilmore)的座機,當時他和另外兩架幽靈負責護送兩架RB-66,他發現接近的兩架米格後警告RB-66遠離並和另一架僚機攔截敵機。保羅.吉莫爾成功鎖定其中一架米格,但其距離在AIM-7麻雀的最小射程以內(1500公尺)所以不能攻擊,於是他把距離拉近到1公里以內後發射一枚響尾蛇,隨後向左機動拉開距離。這讓吉莫爾短暫失去對飛彈和目標的視線接觸;而這過程中吉莫爾的僚機看到第一枚響尾蛇在米格附近爆炸,也看到敵飛行員彈射,但由於無線電有異常無法通知吉莫爾。
不知道敵機已經被放棄的吉莫爾重新進入對米格21的攻擊位置並發射兩枚響尾蛇,第二發取得命中並摧毀目標。當他們重新爬升時,吉莫爾看到僚機後方有架米格,兩機隨即分頭往左右規避;當吉莫爾再度看到米格時,敵機正在加速逃離,於是他發射了一枚響尾蛇,但未能命中。由於響尾蛇耗盡且燃料不足,兩機放棄追擊返航。
雖然兩邊描述的交戰過程差異很大,但有一點可以確定的:美軍在首次對抗米格21的交戰中勝出並擊落一架。
截至1966年6月底,第921和第923戰鬥機團總計在14場空戰中擊落13架美軍戰機。然而,所有的戰績都是由米格17取得的,米格21只擊落了一架 - 而且還是無人機,自身反而損失兩架。米格21的作戰效率被評價為低下,不過北越也沒將問題歸咎於米格21,而是先從自身的使用方式上進行檢討;防空暨航空司令部決定讓米格21在接下來兩個月停止出擊,好充分總結經驗與教訓改進戰術。
參戰飛行員指出他們先前還是使用米格17的機動空戰戰術,而米格21最初設計偏向高空高速攔截機,近距離纏鬥無法充分發揮米格21的技術特性;此外飛行員還無法熟練使用米格21的飛彈,因此有飛行員建議使用非制導火箭,或建議蘇聯恢復機砲。
這些建議被部分採納,接下來出動的米格21將會混合攜帶S-5非制導火箭和飛彈。同時北越評估美軍行動模式,發現從泰國起飛轟炸太原地區的美軍機群會飛越富壽和三島縣;而這一路徑很接近甚至有時會直接穿過多福(Đa Phúc)機場,可以緩解米格21航程問題,且北越在當地有地面預警和攔截引導體系支援,飛行員也熟悉環境,因此被認為是接下來的最理想戰場。
1966年7月初,米格21重新參與戰鬥警戒任務。7月7日,地面雷達探測到一批美軍戰機從泰國起飛,直衝著太原而去。923團立即出動阮一昭(裝備飛彈)和陳玉秀(裝備火箭)的米格21,兩機爬升到機場上空後開始盤旋等候目標上門。不出越軍所料,一批被識別為F-105的戰機經過巡邏區且未發現米格;而米格隨後從後方進行追逐。陳玉秀在離目標0.31英里和0.09英里時各發射一輪火箭,在第二輪命中並摧毀其中一架F-105,隨後米格趕在美軍護航的幽靈抵達前脫離戰場,陳玉秀也被北越視為第一位以火箭擊落美軍有人戰機的飛行員。
根據美軍紀錄,7月7日美軍有2架擔負防空壓制任務的雷公遭到兩架米格21攔截,第一架在纏鬥中被咬住後方,遭到兩枚飛彈攻擊,好在沒有命中;第二架由於來不及切換空對空模式,因此選擇開啟加力並成功遠離米格,兩機均安。尚不能確定這次交戰是否就是與阮一昭和陳玉秀的,不過有一點可以確認:當天美軍損失了一架A-4天鷹和一架F-105,分別是在海防和安沛(Yen Bai)轟炸目標時被防空炮擊落,因此可以確定米格21實際戰果為零。
7月11日,美軍從上午開始大舉轟炸白浦到諒山的鐵路線,於是北越在1355時出動武玉定和董文松的米格21,同樣分別攜帶火箭和飛彈。在爬升後不久,指揮部就發現並指示了目標方向,隨後他們也看到了4架雷公。根據美軍紀錄,當時有4架擔負防空壓制任務的雷公完成任務後陸續返航,編隊因此分散。其中麥克萊蘭(McClelland)看到遠處的不明戰機,詢問編隊指揮後確認這些戰機和編隊整體航向一致,誤以為是友軍,於是上前打算加入編隊。
直到接近至2000碼時,麥克萊蘭才發現這些[友機]不僅外型不對,機翼上還有北越標誌。其中一架米格突然轉向面對麥克萊蘭,當時雷公基本不會配備響尾蛇飛彈,且麥克萊蘭座機的機砲尚未設定在空對空交戰模式,雷公的轟炸模式和空對空模式切換又比較繁瑣,需要扳動5個開關且部分開關位置不易碰觸,且速度差距又讓雷公很難指望用機砲對付米格21 - 況且還是在沒有雷達輔助瞄準的條件下,於是他選擇拋棄副油箱後逃離。
很顯然麥克萊蘭不知道的是雖然雷公的最大速度確實比米格21更快,但加速度卻低得多,因此直線加速的做法只會有利於米格21拉近距離。董文松輕鬆將距離拉近,並在0.31和0.18英里時進行火箭攻擊;根據北越紀錄,第二次攻擊取得命中,這架雷公拖著濃煙墜毀。但根據美軍紀錄,麥克萊蘭的座機沒有遭到損害的跡象,他成功擺脫米格來到寮國。然而拋棄副油箱並長時間開啟加力導致他的燃料不足以返航,雖然空域有加油機但無線電頻道被其他同樣在等著加油的友機占用。當麥克萊蘭好不容易找到加油機並準備對接時,他的雷公引擎熄火並墜毀在寮國,而麥克萊蘭則順利獲救。
根據前幾次交戰的成果,北越空軍認為米格17擅長低空作戰,米格21擅長中高空作戰,未來應訓練兩種機型的飛行員偕同作戰互補各自的優勢區間。此外雖然前兩次交戰仍然未使用飛彈,飛彈的有效性尚待進一步驗證,但還是推廣飛彈和火箭混合攜帶的做法。同時攻擊的重點也擺在美軍轟炸與攻擊機群,這些戰機滿載炸彈和自衛吊艙,編隊緊密且飛行高度較低,是更容易得手的目標。
7月14日,北越發現一支美軍編隊接近並即將通過多福機場上空,於是派出黃標和謝文成的米格21進行攔截。兩機剛爬升到450英尺就被下令拋棄副油箱左轉跟上目標機群,黃標成功發現一支負責防空壓制任務的雷公編隊並在1.2英里距離上鎖定後發射一枚飛彈,然而目標機突然轉向導致飛彈失去鎖定,黃標試圖追擊 - 但兩人都不知道的是負責護送這支編隊的2架幽靈已經盯上米格了。
這兩架幽靈的駕駛是威廉.斯文納德(William J. Swendner) 和杜安.巴特爾(Duane Buttell),斯文納德從另一個同樣負責護航的幽靈編隊得知米格的接近,隨即轉向並發現目標。斯文納德警告遭到追蹤的雷公,但雷公正在準備對一個飛彈陣地發射百舌鳥,無法立即規避,因此斯文納德必須盡快擊落米格才能保護雷公。斯文納德的雷達取得鎖定,然而雙方距離低於麻雀的最小射程,斯文納德立即改用響尾蛇,並在相對角度較大且距離過近的不利發射條件下強行發射響尾蛇飛彈,試圖嚇阻米格。
這一發響尾蛇越過目標沒有爆炸,米格隨後右轉,而斯文納德保持追蹤並在良好發射條件下發射第二發響尾蛇,但這一發剛飛出去500英尺就自爆了,好在第三發正中排氣管。這一架應該是黃標的座機,他從頭到尾都沒注意到幽靈的存在,在感覺到機身的劇烈震盪後短暫陷入昏迷,但很快恢復意識,隨即彈射逃生並安全降落。而巴特爾則在斯文納德轉向追擊黃標的同時脫離編隊,但這反而讓他注意到另一架米格21已經跟在斯文納德後方,於是以響尾蛇成功將其擊落。這一架應該是謝文成座機,他在中彈後試圖彈射,但因座艙蓋沒能分離,無法啟動降落傘而死亡。
在接下來一段時間裡,北越主要依靠米格17對抗美軍,米格21通常只負責掩護米格17返航,直到8月17日。當天下午董文代和阮文谷的米格21升空攔截通過多福機場上空的機群,董文代發現並追蹤一架單獨的雷公,並在距離1.8英里時發射第一枚飛彈,飛彈在目標上方引爆,沒有造成明顯損害,於是董文代發射第二枚飛彈。在確認飛彈在目標下方近距離引爆後,董文代返航。美軍對此交戰並無紀錄,當天只有一架雷公在河內以西65英里,文安以12英里處執行防空壓制作戰期間損失,位置對不上。
9月21日,美軍出動大量雷公在幽靈的掩護下轟炸河內附近的Đáp Cầu橋。根據北越紀錄,北越先出動4架米格17,然後是黎仲玄和陳天良的米格21。米格17在接近雷公之前就被幽靈發現並爆發激烈纏鬥,不過較晚進入的米格21正好抓到幽靈跑去對付米格17的空檔,和雷公展開纏鬥;黎仲玄一度被一架雷公從後方追擊,但利用米格21優勢的速度甩開後再以一個垂直倒轉成功佔據對雷公的攻擊位置,隨後發射一枚飛彈。這一枚飛彈未能將其擊落,雷公選擇俯衝加速逃跑,但黎仲玄輕易追上雷公,並用最後一枚飛彈將其擊落。
根據美軍紀錄,當天這次空襲共有一架雷公和一架幽靈損失。幽靈是在與米格17纏鬥期間戰損,雷公則被歸類為地面防空火力導致的損失。但由於雷公的駕駛未能生還,因此美軍不一定能充分還原戰鬥與損失過程,且北越描述的交戰過程較為合理,亦不能排除就是黎仲玄戰果的可能性。
10月初,根據美軍先前活動模式的分析,北越推測10月5日當天可能會有美軍E/RB-66飛越溪北地區,於是事先安排921團最優秀的4名米格21飛行員待命,目標是E/RB-66,其中裴廷敬和阮登敬擔任出擊機組,阮日召和鄧玉五作為支援機組。當天早上果然有2架EB-66在4架幽靈的護送下以電子干擾掩護對橋梁的空襲行動,北越發現這支編隊後派出裴廷敬和阮登敬升空嘗試擊落EB-66。在雷達引導下米格成功發現15英里外的EB-66和護航的幽靈,裴廷敬決定自己攻擊幽靈,好為阮登敬創造攻擊EB-66的窗口。根據北越紀錄,裴廷敬當面的幽靈有注意到米格的接近並嘗試轉身對抗,但裴廷敬繼續咬住幽靈後方並在1.6英里距離上發射第一發飛彈,但沒有命中,於是裴廷敬在1.3英里距離上發射第二發,取得命中並將其擊落。
根據美軍紀錄,被攻擊的是E.W.加蘭德和威廉.理查德.安德魯斯(William Richard Andrews)的F-4C,加蘭德彈射後美軍進行兩次直升機救援,第一架被重傷,第二架成功救出加蘭德,而安德魯斯失蹤,後來被確認死亡。美軍其他僚機根本沒注意到他們何時被攻擊的,只知道安德魯斯座機莫名其妙的消失,因此推定是被米格擊落,但北越也沒記錄到阮登敬進行任何交戰,也未能擊落EB-66。
這是北越米格21參戰3個多月以來首次同時得到美國與北越紀錄認可的空對空有人機擊落戰果。雖然目前為止交換比不算好看,總計4架米格21損失,只擊落1-2架美軍戰機,但北越也逐漸掌握米格21和K-13飛彈的技術特性,並掌握合適的戰術;而地面管制攔截(GCI)能力也能看到肉眼可見的提升,攔截引導員變得更擅長掌握目標提前量好將米格21引導至目標正後方,以避免被發現。在掌握並建立對K-13飛彈的信心後,北越也就不太攜帶更重阻力更大且精度和射程都更差的火箭了。