10月8日上午，北越發現大量美軍戰機正在接近大福機場，隨即派出陳玉秀和梅文強的米格21偕同米格17攔截美軍空襲編隊。當米格21仍在爬升時，發現機場東側有4架剛完成轟炸的雷公，陳玉秀立即發出丟下副油箱的命令，並加速前進進行攻擊。陳玉秀盯上最前方兩架領隊雷公，但另外兩架後方的雷公也發現並開始追擊陳玉秀，而梅文強又跟在兩架雷公後方。
F-105雷公的M61火神機砲。雖然美軍對M61機砲的精度和毀傷能力有很高評價，但早期M61可靠性還不是很好，故障率大概是8次射擊會出現一次，而早期美軍飛行員又習慣在進入戰區前先試射確保武器正常，但這反而增加故障率。而且雷公使用M61時有精度太高的問題 - 這是因為飛行員經常沒時間切換成對空模式，在對地模式使用M61時無法靠測距雷達和彈道計算機提供前置量計算，飛行員只能靠肉眼計算；而在這種情況下M61過高的彈著密度，反而讓飛行員必須瞄的非常精確才能命中，如果精度差一點的話反而可能靠離散的彈著提高命中的可能。
10月9日，美國海軍的24架天鷹空襲寧平省，空中有4架十字軍兩兩成對繞圈提供制空掩護，此外還有E-2A鷹眼預警機提供空域態勢。當美軍第二波空襲到來時，北越空軍決定出動兩架米格21打斷空襲，兩機的飛行員分別是範清銀和阮文明，分別攜帶R-3S和火箭；而兩架米格17會和他們一同出擊。0740時，4架戰鬥機升空，隨即看到美軍為天鷹提供直接伴隨掩護的幽靈。範清銀為阮文明提供掩護，讓其攻擊目標；當阮文明通過無線電告知他成功以火箭擊落目標後，指揮部下令他們返航。
然而當阮文明返航時，他感覺到機身的劇烈震動，判斷座機已經被命中，於是選擇彈射並安全落地。而範清銀並不知道僚機遭到擊落，但也安全返航。根據美軍紀錄，當日有宣稱擊落的海軍飛行員是理查德.貝爾林德，當時他和另外3架十字軍負責掩護天鷹的空襲，不過都沒有使用雷達 - 因為作為單座戰鬥機，飛行員寧可將有限注意力放在防備防空炮上。不過預警機和在北部灣執行紅冠任務的金號飛彈巡防艦都發現了接近的米格，貝爾林德和另一架十字軍也得以在金號的引導下從低空接近，這樣能充分利用北越陸基雷達低空盲區以及米格的視線死角，隨後肉眼發現並以兩枚響尾蛇交戰，取得擊落。
美軍視角下十字軍的偷襲過程。
F-8十字軍得益於更低的翼負載，擁有比幽靈更好的機動性，但其籌載遠低於幽靈，只能裝備2(早期型)-4枚(後期型)響尾蛇，且為了減少阻力和重量通常只裝備2枚。不過雖然十字軍是少數還將機砲作為標準武裝的戰鬥機，但裝備的MK12機砲還經常在高G機動時故障且彈道計算機在超過3G的機動時給出的前置量計算不準確，因此十字軍多數戰果仍然是靠響尾蛇締造。和米格21相比，十字軍在400節以下速度時機動性稍差，但飛行穩定性和滾轉率更好，且低空時享有多達150節的速度優勢。
而就在十字軍偷襲米格的不久前，有一架美國海軍負責高砲壓制任務的幽靈在河內以南50海里處被擊落，兩名機組彈射後被俘。北越宣稱這就是阮文明的戰果，並迫使機組在公開聲明中承認是遭到阮文明擊落，而其被擊落的地點也和十字軍交戰地點較為接近，也正好符合交戰後返回機場的路線；但美軍當時的無線電紀錄則表明機組是在開始俯衝進行空襲時遭到57毫米高砲命中，因此傾向認為是高砲導致的。
雖然此前多次失手，北越仍然希望能夠擊落EB-66。11月5日，1架EB-66在4架F-4C的護送下支援對一處鐵路橋的轟炸任務，兩架提供近距離掩護的幽靈分別在EB-66兩側1和0.5-1英里處，另外兩架提供遠距離掩護的幽靈在比EB-66高4000-5000英尺，後方約1-2英里處。北越決定出動兩名經驗較豐富的飛行員董文松和斐廷敬進行攔截。當兩名飛行員看到EB-66和護航的幽靈後，他們決定先不管幽靈，將距離拉近到射程內發射R-3S飛彈。
雖然董文松的米格成功在射程內對EB-66發射了飛彈，但兩架提供近距離護航的幽靈在22英里外捕捉到接近的訊號，這一訊號隨後又一次在18英里外捕捉到，確認其方向是衝著他們來的；隨後EC-121廣播了米格出現的警告，讓幽靈更加確信這是一架米格機。當董文松發射飛彈時，美軍護航的幽靈及時警告EB-66以4G機動規避。雖然做為笨重的電戰機，但EB-66還是成功躲過這一枚飛彈並開始脫離戰區，而董文松則追了上去。
在董文松後方，詹姆斯.塔克的幽靈正在進行追擊，他的雷達顯示有3個訊號，其中兩個為遭到追擊的EB-66和董文松，但不清楚第三個是什麼。而落後於董文松的斐廷敬正好取得對塔克座機的追擊角度，但威爾伯.萊瑟姆的幽靈也發現並追逐著斐廷敬。而塔克這邊，雖然董文松因追擊EB-66而難以顧及後方和機動，但塔克的第一枚麻雀飛彈發射失敗，他嘗試切換到熱導引飛彈模式，卻誤將飛彈系統保險啟動，這可能導致他發射的第二發麻雀沒有命中。隨後塔克試圖讓董文松離開對EB-66的攻擊位置，但董文松還是咬住了EB-66，以迫使董文松轉向規避；但董文松選擇繼續死盯著EB-66，而塔克在重啟武器系統後又發射一枚麻雀，但還是沒有命中。
雖然一時失去幽靈掩護，但EB-66持續進行大角度機動和俯衝，董文松也沒能佔據攻擊位置，最後EB-66成功躲進雲層。而跟隨的董文松再度被塔克鎖定，他隨即發射了一枚麻雀，終於取得命中，不過董文松也成功彈射生還。雖然經歷設計時沒有設想過的劇烈機動，但EB-66還是安然生還，只是所有干擾器都在機動過程中失效。而雖然萊瑟姆一開始也和塔克一樣在斐廷敬隨後也遭到萊瑟姆的一枚響尾蛇飛彈命中。
連續兩次重大失利的主因都是北越進入美軍預警機和軍艦的支援範圍。為了方便管理和識別，美軍太平洋艦隊在7月16日於北部灣設立了正面識別雷達諮詢區域(PIRAZ)，該地區的核心是一艘在距離北越海岸30英里外活動，呼號紅冠的軍艦，在此區域活動的戰機都要接受紅冠的識別和追蹤，紅冠也負責空域警戒與攔截引導。這種任務對軍艦的攔截引導管制能量提出很高要求，因此美軍安排當時為數不多裝有海軍戰術資料系統(NTDS)且具備防空能力的軍艦擔任紅冠。此外在北部灣還有E-1追蹤者和EC-121超級星座預警機活動，雖然兩者當時攔截引導能力都非常有限，但也可以提供空域態勢協助紅冠預警米格的接近。
法拉蓋特級飛彈巡防艦金號是美軍NTDS的測試艦，也在改裝中擴充了上層建築容納更大的戰鬥情報中心(CIC)。一開始美國海軍使用更大防空能力更強的巡洋艦擔任紅冠，但它們二戰水平的目標追蹤能力面對任何時候不低於100架飛機活動的空域很快不堪重負，因此金號和姊妹艦馬漢號作為當時唯二裝有NTDS的非航母軍艦不得不在更多NTDS艦成軍前長駐越南。NTDS是美軍第一種自動化戰鬥系統，可以連結艦上所有傳感器和武器由中央電腦進行統一處理，自動評估威脅等級和攔截方案，為狀態合適的攔截機建立攔截引導甚至接管控制，搭配Link-11資訊鏈後還能整合友軍其他NTDS系統的資訊。理論上來說，第一代NTDS最多可以同時追蹤128個目標 - 然而NTDS的雷達數據仍需手動輸入控制台，雖然在輸入後電腦會根據當前速度和航向自動更新追蹤點，但如果目標的速度和航向有變又必須重新輸入；而當時的電子設備總是沉重的，就算是滿載排水量達到5700噸的金號也只能容哪5個武器指揮系統控制台，為了維持精度每個控制台的追蹤操作員通常只能追蹤不超過5個目標。
這兩者的存在嚴重抵銷了北越在其主場戰鬥所能掌握的關鍵優勢:由陸基雷達和攔截管制員賦予的單方面態勢感知優勢。而且不同於美國空軍，美國海軍飛行員更習慣在友軍體系引導下進行作戰，戰術與裝備發展更完善 - 空軍類似NTDS的系統是賢者(SAGE)，是為了美國本土防空開發的，遠在越南的空軍可享受不到。
在之後的戰鬥中，可以看到北越空軍更傾向避開在靠近北部灣的沿海地區出動，而是盡量在西面靠近長山山脈一側作戰，這裡出沒的美軍戰機不會得到軍艦完善的攔截引導設備支援，唯有在寮國上空巡邏的EC-121有可能提供早期預警和理論上的攔截引導 - 但由於預警機優先用於北部灣地區，在寮國執勤的EC-121數量不足，且當地美軍戰機為了在違反規定進入北越禁止區和禁飛區時免於被EC-121發現，所以會關閉敵我識別應答器，結果EC-121就常常搞不清楚屏幕上的訊號接觸到底是敵是友，就算分出來也不知道具體是哪一架友機在被追擊，所以通常只能對整個地區的所有友軍戰機廣播警告有米格活動；至於具體是誰，被從什麼角度和高度的米格盯上，EC-121通常也無法確定。
12月2日，北越下令921和923團的戰鬥機保護大福機場和河內地區的高價值目標免於美軍的滾雷阿爾法52行動轟炸。北越空軍決定出動米格21和米格17的混合編隊，4架米格21在6500英尺以上高度作戰，米格17則在6500英尺以下。米格21升空後發現一支雷公和幽靈的混合編隊，隨即以兩支雙機編隊分別追蹤剛完成投彈準備脫離戰場的美軍戰機。在距離1-1.2英里時，黎忠玄發射一枚R-3S飛彈，宣稱擊落一架雷公，編隊隨後返航。
當日美軍共計損失7架戰機，其中在轟炸大福機場時損失一架雷公和一架幽靈。幽靈是在執行戰鬥空中巡邏任務期間遭到S-75擊落，而美軍紀錄的雷公損失原因是在俯衝轟炸期間遭到高砲命中，飛行員蒙特.拉魯.莫爾柏格沒有生還，該機損失位置與原因和黎忠玄宣稱的擊落位置和過程相當接近，有可能是黎忠玄的戰果。不過美軍有記錄到另一架雷公在轟炸大福機場期間遭到米格21的R-3S攻擊，但飛彈沒有命中；而這架米格隨後超越雷公，並一度在兩架雷公的射程內 - 遺憾的是這架雷公沒有攜帶響尾蛇，而雷公繁瑣的武器切換方式又讓飛行員沒能在米格離開射程前以機砲交戰。如果這架米格就是黎忠玄座機，那莫爾柏格應為地面火力的戰果。
F-105最早的雙聯響尾蛇掛架不受歡迎，但1966年底美軍基層自行改裝了一批單發掛架，雖然酬載小但阻力低很多。這一掛架很快在1966年12月被推廣，美軍也開始讓每個雷公4機編隊中的兩架各攜帶一枚AIM-9B。但和機砲的使用一樣，使用飛彈前需要先切換成空對空模式，而這需要飛行員低頭扳動座艙內的5個開關，不但耗時還會因此失去對周遭的態勢感知。
12月4日下午1500時，陸基雷達發現大量美軍戰機正在接近，而大福機場此時有4架執行警戒起飛任務的米格21，北越隨即下令董文德和阮文谷升空，兩機分別攜帶飛彈和火箭。當美軍轟炸完921團指揮所後，米格追上並發現4架雷公，但雷公也發現了他們，隨即加速逃離。就像先前說的，雷公很難在速度上超越米格，因此阮文谷成功追擊到一架雷公後方0.5英里處並發射7枚火箭，阮文谷宣稱取得擊中並使其帶傷脫離，但沒有確認擊落 - 實際上也確實沒有。根據美軍紀錄，確實曾有架米格21出現在一支雷公編隊後方，但沒有米格開火的目擊報告；其中一架雷公拋棄彈藥掉頭交戰，但米格隨後脫離。
1525時，阮玉度和范清银的米格21也升空了，兩機同樣分別攜帶火箭和飛彈。升空後的米格21在盤旋巡邏時發現一批正要轟炸921團駐地與宿舍的雷公，米格隨即追了上去。阮玉度首先盯上最末尾的雷公，但雷公注意到米格的追擊並轉向脫離，阮玉度決定放過逃離的雷公並追擊倒數第二架雷公，並在進入射程後發射飛彈，隨即轉向脫離。這枚飛彈沒有取得命中，當天北越米格21總計打出5枚飛彈和64枚火箭，但美軍紀錄顯示當日並無任何戰機損失。
12月5日上午，北越陸基雷達發現3組共12架美軍戰機，隨後下令阮當敬和裴德如升空，兩機都攜帶R-3S飛彈並在其目標航線前方巡邏等候。兩機很快等到並發現一支雷公編隊，隨即拋棄副油箱進行攻擊；而雷公也發現了米格，隨即拋棄所有彈藥進行規避，但阮當敬還是成功佔據對一架雷公的攻擊位置並發射R-3S飛彈，宣稱取得擊殺。根據美軍紀錄，確實曾有雷公編隊遭到空對空飛彈攻擊，但沒有命中。
當日下午，雷達再度發現大量美軍戰機依循標準航線接近，北越下令2支米格21編隊起飛，第一支編隊的飛行員是黎忠炫和陳善良，另一支是武玉廷和阮廷敬。編隊升空後同樣在山陽縣以南巡邏並發現了雷公編隊，最前方的武玉廷首先佔據對一架雷公的攻擊位置，隨後連射兩枚飛彈，第一枚飛彈被地面反射的熱量吸引而沒有命中，但第二枚飛彈命中並讓一架雷公散發出濃煙，耗盡彈藥的武玉廷隨後脫離戰鬥，讓其餘米格接手攻擊。
早期使用硫化鉛的紅外線導引飛彈會接收700-2500nm的紅外線訊號，這一範圍過大，很容易被大自然的各種紅外線訊號迷惑:低打高時會被太陽或月亮吸引，高打低時會被地面吸收的熱量吸引，同一高度發射時可能被敵機的熱焰彈甚至是吸收熱量的雲層吸引。為了解決這一問題，後來的紅外線導引飛彈(蘇聯為R-60/R-23T，美國為AIM-9D/E)引入了氟化鎂濾光罩，能夠將將多數無關紅外線訊號過濾使其不會進入光感元件。
根據美軍紀錄，當天下午有一架雷公為北越戰鬥機擊落，應為武玉廷的戰果，只是美軍認為攻擊的是米格17，但北越無相對應米格17戰鬥紀錄；當時呼號打火石4的雷公遭到後方的米格利用太陽掩護發起的攻擊，他是負責地對空壓制任務的雷公編隊的一員，另外一架呼號打火石3的雷公雖然注意到米格並試圖警告火石4，但無線電頻道被打火石4占用使其未能接收到警告。
當打火石4受損後，其飛行員伯里斯.納爾遜.貝格利勉強駕駛著不斷失去高度與速度的雷公在編隊其餘戰機護送下飛過紅河，但隨後墜毀並和友軍失去聯繫，友軍沒有看到他的彈射，隨後被判定為陣亡。在貝格利中彈後，另一架雷公一度占據對武玉廷的攻擊位置，但機砲故障而沒能攻擊。
12月8日，北越出動陳玉秀和梅文強攔截轟炸太原鐵路與燃料儲存設備的美軍機群，米格成功趕在一支雷公的4機編隊即將開始轟炸前攔住他們。雷公編隊遭到米格從後方4-5點鐘方向發起的追擊，其中354聯隊隊長唐納德.亨利.阿西里遭到一枚飛彈攻擊，好在飛彈在後方1000英尺提前引爆。隨後在躲避時阿西里被米格追擊到雲層中，從此再無音訊，隨後被推定陣亡；而北越將這一戰果歸于陳玉秀。
正在為UB-16-57火箭巢裝填的北越地勤。早期蘇聯火箭巢也是類似美國那樣的平頭設計，但在超音速戰鬥機使用時蘇聯發現火箭巢會被加熱甚至導致火箭助推劑自燃，因此改用這種尖頭設計。但即便是阻力更低的尖頭造型，火箭巢增加的阻力和重量仍然大於R-3S飛彈。
12月14日，北越雷達站開始遭受EB-66干擾，這通常是大規模空襲的前兆，於是北越空軍下令4架米格21和一批米格17升空前往文安省-安沛地區上空攔截經過的美軍戰機。米格21很快找到接近的大量雷公，隨即拋棄副油箱從高處攻擊後方的兩支雷公編隊；雷公此前已經得知附近有其他編隊遭遇米格，因此提前拋棄副油箱並加強戒備；而他們也看到了2點鐘方向出現的米格。由於雙方相對角度太小且雷公已經在俯衝，米格沒能佔據有利角度發起攻擊。而北越紀錄也指出兩架米格很快放棄追擊準備回到機場上空待命。
但在返航時，米格發現另一支雷公編隊正好在他們前方 - 事實上這就是他們先前攻擊的編隊，這支雷公編隊躲過了米格完成投彈後，重新爬升到1-1.1萬英呎高空準備返航。董文代追上最末尾的雷公隨即發射第一枚R-3S飛彈，隨後準備左偏脫離。但正好看到前方有另一架雷公，隨即追上並發射第二枚飛彈，確認飛彈在目標附近引爆，並且看到雷公飛行員的降落傘。美軍一架呼號福斯迪克3的雷公發現了米格的接近，但來不及警告被鎖定的友軍。福斯迪克3隨後嘗試追擊董文代，但飛行員沒時間切換成對空模式，只能在維持對地模式的情況下發射了350發砲彈，但沒有命中。
美軍視角下12月14日的戰鬥過程，美軍認為這支編隊和多架米格21交戰，但實際上一直都只有兩架。
而此時阮文谷也在追隨著另一架雷公，並發射了多枚火箭，但目標沒有被擊落而是加速脫離。隨後阮文谷也看到董文代擊中並在空中燃燒的敵機以及降落傘，兩機隨後返航。根據美軍紀錄，當天確實有一架由鮑勃.庫利駕駛的雷公遭到擊落，他在感受到戰機開始解體後立即彈射，並成功落入地面，雖然身處北越境內，但美國空軍派出HH-3直升機在4架天襲者的掩護下頂著北越地面部隊的追擊找到並救出了庫利。
12月19日，美軍大量戰機再度轟炸大福機場和永安地區，北越空軍出動一批米格21在地面引導下發現一批永安西北部的機群。由於美軍沒有發現米格正在接近，飛行員武玉定順利進入射程並對一架雷公發射一枚R-3S，宣稱取得擊落。根據美軍紀錄，當天有好幾支雷公編隊目擊到米格出現，但都沒紀錄顯示遭到攻擊，編隊也沒有損失，但5支編隊中的3支因提前丟棄彈藥導致無法執行原定空襲。由於之後幾天天候惡劣，19日也是1966年米格21最後一次的空對空交戰。
在整個1966年，美軍共計宣稱擊落5架米格21，而實際上北越共計有7架米格21被擊落，主因是美軍經常把米格21誤認為米格17。北越的米格21取得4個確定戰果(1架幽靈和3架雷公)和3個可能戰果(1架幽靈和2架雷公)。雖然此時的米格21作戰效率還不算高，戰果和地對空飛彈以及高砲相比差距甚遠。但米格21的優勢在於他們能夠大幅擴展防空圈，在美軍戰機路徑上攔截。一旦遭遇空戰，美軍就只有兩種情況:一種是對來襲的米格沒有警覺，而米格在這種情況下很容易得手；另一種情況是美軍提前察覺米格的存在，與之交戰或規避，這種情況下米格就比較難得手，但無論哪一種都要先拋棄礙事的副油箱和彈藥，也意味著無法執行原定空襲，對北越而言也不虧 - 根據統計，在整個12月多達20%的美軍戰機因遭遇米格而拋棄彈藥。
雖然算是AIM-9B的高度逆向產物，但由於技術限制，R-3S部分性能還不如原版的AIM-9B:比如蘇聯較落後的推進劑技術讓R-3S的射程更短(7.6對10公里)，目標速度限制更大(1.4馬赫對2.4馬赫)，且將目標歸置到飛彈視軸中心的所需時間更久(22秒對11秒)。
到了12月，北越的戰術已經成形:米格21以2-4機的小編隊出擊，在地面引導下優先找尋負責對地攻擊的美軍攻擊機，然後從後方偷襲；偷襲方式普遍為一架負責攻擊，另一架在後方500-800米提供掩護，特別是防範後方。在第一輪交戰後無論結果如何，北越米格21通常都會直接退出極少戀戰。一方面是米格21貧弱的武器攜帶和航程侷限，但更重要的是要避免美軍的護航和制空戰鬥機抵達，畢竟和滿載彈藥機動性拙劣的雷公不同，幽靈仍然是米格可怕的對手，且美軍很容易建立數量上的絕對優勢。
另外也可以看出，此時米格21的戰果主要還是建立在自身主場優勢，此時機動空戰仍然很少發生，從客觀因素來看這無可厚非:美軍飛行員缺乏機動空戰訓練和經驗，但米格21飛行員連基本訓練時數都不多；美軍的飛彈可靠性差發射條件嚴苛，但R-3S飛彈只會更糟，而美軍至少還有籌載優勢可以有更多試錯機會；美軍戰機缺乏機砲作為最後手段，但北越米格21此時也沒有機砲。
美軍這邊也越發重視米格21的威脅 - 特別是在整個12月，多架雷公遭到擊落，而美軍的本該提供護衛的幽靈卻總是趕不上。主因是此時面對S-75地對空飛彈的威脅，美軍需要讓進入戰區的編隊普遍攜帶QRC-160電戰吊艙；但此時吊艙供不應求，只能優先配發給雷公編隊，護送的幽靈不能全程伴隨雷公，雷公的雷達告警設備虛警率又過高以致於很少在實戰中開啟，也就給了米格得手的窗口；而不同於彈藥和副油箱，雷公不能隨便拋棄電戰吊艙，但這又進一步惡化和米格21的飛行性能差距，使他們成為米格21的理想獵物。美軍此時只有兩個選擇:在更多吊艙抵達前減少行動，或者引出米格給予其重創，讓米格在更多吊艙交付前先消停一會。
