1967年夏季，為了補充北越米格21的損失，蘇聯決定開始向北越提供米格21F-13。第一批米格-21F-13在6月至8月間交付，而第二批則在9月至10月間交付，總數為24架，同時蘇聯也交付了480枚R-3S飛彈。由於需要時間接收新戰機，讓健康狀況因高強度出擊而嚴重惡化的飛行員休整，並整合上半年的經驗教訓做出改進，因此6月都只有米格17出擊。
北越的米格21F-13，其特徵是駕駛艙後方的隆起部分要小於後來的型號。相比北越之前操作的，基於米格21PF發展的PFL型，米格21F-13算是種退化，它是米格21家族第一種大批量生產的型號，也是第一種安裝空對空飛彈的型號。F-13配備的R-11F-300引擎最大推力只有5750公斤，比PF少450公斤；內部燃料只有1400公斤，比PF少940公斤。此外F-13沒有雷達，只有無線電測距儀。要說F-13唯一多出的東西，也就只限於它安裝了一門NR-30機砲，使用30-155毫米彈，射速每分鐘850-1000發，備彈60發。儘管如此，米格21F-13還是受到北越飛行員的好評，不僅是因為它擁有機砲，而且F-13的空重相比PFL型減輕了超過150公斤，最大起飛重量減輕1.1噸，所以F-13的推重比反而略高於PFL，轉彎半徑更小，爬升速度更快且2000-6000米高度上機動性更好，起飛所需跑道長度略短且降落時進場速度較低。雖然安裝的只有測距雷達，但PFL的雷達也就只能提供約13公里的最大探測距離，鎖定距離更只有7公里，且在高度1200米以下或雙方距離低於900米時無法使用，還容易觸發美軍雷達告警設備，所以北越飛行員本來就不太依賴機載雷達搜索目標。
7月17日美國海軍轟炸機場周圍的目標。北越出動阮日照和阮文理起飛攔截，北越宣稱阮文理在清化省朗政上空擊落了一架十字軍，但當天美軍唯一損失的飛機是一架衝出跑道的C-130。
7月20日1200-1500時，北越雷達發現多架美國飛機沿著發艷以東海岸飛行，也發現多架雷公在幽靈護航下接近攻擊河內以南寧平省儒關縣地區。921團副團長知道美國海軍戰機通常會快速進入越南領空然後迅速脫身，因此建議警戒起飛的米格21在俺離防空炮與地對空飛彈射程的務本縣攔截來襲敵機，打斷其空襲河內的意圖。1528時，阮玉度和范清銀升空，並準備攻擊一支幽靈編隊。然而他們在攻擊前就被幽靈發現，美軍通過連續機動避免被鎖定後試圖攻擊米格，但米格隨即衝向太陽的方向躲過幽靈的追蹤，安全返航。當日美軍唯一紀錄的空對空交戰發生在河內以北，和北越紀錄完全不符。
8月10日上午，裴廷敬和董文松駕駛米格21攔截美國海軍空襲編隊。當米格21爬升到雲層之上時， 他們沒有看到目標 - 他們不知道的是，兩架擔任屏障戰鬥空中巡邏(BARCAP)的幽靈已經從友軍得知米格正在從他們後方靠近，兩名飛行員蓋.佛理伯恩和巴伯.戴維斯因此提前轉向並反過來預先佔據米格21後方攻擊位置。巴伯.戴維斯首先取得雷達鎖定並嘗試發射麻雀，但飛彈沒能發射 - 後來檢查發現他的飛彈發射器沒裝上彈出裝置；而他在緊張中又一直按住板機而不是鬆開後重新扣下，後者才能讓火控系統自動切換其他飛彈。
隨後戴維斯切換成AIM-9D響尾蛇，第一枚發射後失控，第二枚發射後在米格後方爆炸，但未能將其擊落，反而讓被鎖定的米格注意到後方的幽靈，兩架米格隨即左右分頭轉向逃離。佛理伯恩這時鎖定了其中一架米格並發射一枚響尾蛇，在其後方近距離爆炸並造成傷害。隨後戴維斯少校也進入弗里伯恩的目標米格機後方，並發射了兩枚AIM-9D。弗里伯恩將目標轉向第二架米格機並準備發射AIM-9D，但發射失敗，於是切換成下一枚響尾蛇，宣稱取得命中。在這次交戰中，兩名飛行員發射了九枚飛彈，宣稱取得3發命中並擊落兩架米格；而實際上北越只有董文松遭到命中後擊落，彈射後生還。
美國海軍的頭三代響尾蛇，分別是B、C和D型。B型最早，C型是半主動制導型號，主要提供無法使用麻雀飛彈的戰機使用，因產量過少且可靠性不高而沒有投入實戰。AIM-9D是海軍於1966年開始引入的大幅改良型號。相較於前一代的AIM-9B，D型的火箭發動機更換成推力更大的型號，高空射程提升到17.7公里(B型為10公里)，最大速度提升到超過2.5馬赫(B型為2馬赫)，導引頭增加氟化鎂塗層好過濾無關紅外線波長，還增加可維持長達2.5小時的液態氮冷卻，瞬時視場(IFOV)減少為2.5度(B型為4度)也降低追蹤無關自然熱源的機率，視場(FOV)增加到40度(B型為20-30度)好增加鎖定範圍，掃描速度增加到每秒12度(B型為11度)，最大過載也得到提升，最小射程也得到縮減。少有的犧牲是戰鬥部裝藥則縮減到2.95公斤(B型為4.76公斤)。雖然AIM-9D被認為是非常成功的改進型號，但這是由海軍出資研發的，加上AIM-9D的冷卻劑需要安裝在發射器上，這也就需要額外的修改，美國空軍沒有引進而是開發AIM-9E和AIM-4，前者相較於B型的改進幅度較小而不像D型那樣成功，後者乾脆被認為是災難。
8月21和22日美軍都對河內附近目標進行大規模空襲，這些編隊得到大量電戰機掩護，讓北越的防空飛彈和高砲效率大減，因此北越決定以米格17和米格21的混合編隊作為攔截主力。北越空軍也將在此戰中測試讓米格21升空後先保持在低空好躲避美軍雷達，等接近時才以60度仰角開啟加力爬升追擊；為了避免誤擊，北越還下令地對空武器在米格升空期間不要開火。8月23日下午，大量美軍戰機飛越安沛，然後轉向宣光，然後沿著三島山脈的東北坡飛下，襲擊河內。1458時阮日照和阮文谷升空，並在1508時發現美軍40架戰機的大編隊，且美軍看起來明顯沒有注意到他們。
就在阮日照準備追擊時，阮文谷突然向長機報告後方還有美軍戰機，阮日照這才發現後面還有八架敵機，不過同樣沒有發現他們。阮日照指示阮文谷攻擊最後一支編隊，並提醒他不要過早打開加力以防美軍注意到。阮日照輕鬆追上編隊最末尾的一架幽靈，發射一枚飛彈後取得擊落。幾乎同時，阮日昭看到一枚飛彈從他身邊閃過，朝著前方的一架幽靈飛去 - 這是阮文谷從後方發射的，按照正常戰術阮文谷應當負責後方警界而非參與攻擊，但他在檢查並確定身後沒有美軍飛機後還是沒有忍住，在約0.5英里的距離上對幽靈編隊3號機發射一枚飛彈並取得命中。由於距離過近，雖然阮文谷在發射後立即進行規避機動，但飛彈爆炸後部分飛彈與幽靈的碎片還是被吸入了阮文谷座機發動機的進氣口，使他難以提速，但還能正常機動。
正當兩機準備返航時，得知阮文谷座機受損的阮日照決定繞到阮文谷後方提供掩護，這讓他正好發現另一支幽靈編隊，且對方既不是在追擊阮文谷也完全沒發現阮日照。於是他非常順利的佔據幽靈後方位置，接近到0.9英里距離上發射一枚飛彈，取得擊落。直到這時幽靈才注意到米格的存在，但阮日照也不會給幽靈包圍的機會，他立即躲進雲層安全返航。而阮文谷的座機雖然幾乎耗盡燃料但也安全著陸，只有51塊碎片卡在進氣口附近，損傷也不大。這一天北越飛彈表現也非常好，可能是因為這批飛彈是蘇聯剛交付的，狀態極佳。
而對美軍而言8月23日就是場災難了，北越聲稱的3架擊落戰果全數得到美軍證實，這三架幽靈都是才開始接收的最新型號F-4D，6名機組有4人被俘2人陣亡。美國空軍，特別是一線聯隊長近乎暴怒，因為情報單位已經事先知道米格正在演練的新戰術，但卻沒有共享給前線飛行員。此外當時的EC-121D已經安裝能夠呼叫並讀取北越敵我識別系統的QRC-248，且當天確實讀取到低空的米格21回覆，但美軍戰機仍未收到警告 - 這可能是因為當時為了保密，美軍禁止機組主動通過QRC-248向米格21呼叫，只能被動等對方使用IFF回覆友軍時才能截獲其訊號，降低情報的即時性與準確性；而另一種可能是無線電設備問題，當時EC-121和幽靈的無線電都有可靠性不佳且通道不足的問題。
EC-121D預警星是美國空軍在越戰時的主力預警機，該機通過機腹的AN/APS-95平面搜索雷達提供目標角度，理論最大探測距離高達250海里，但實用探測距離只有160-180海里。而由於AN/APS-95無法提供目標高度，因此需要和機身上方AN/APS-45高度雷達配合，但該雷達的最大探測距離只有120海里，實用探測距離更是只有70海里，也就是說介於APS-45和APS-95探測距離之間的目標將缺乏高度數據。此外EC-121當初是為了海面搜索設計的，陸地的地形實際上本會造成該機雷達近乎無用，不過在古巴運作時機組發現只要飛行高度在15-91公尺的超低空時，可以通過讓水面反射雷達波，避開多數地面干擾，就能實現約150英里探測距離。EC-121最早依賴AN/APX-49識別系統分辨目標是否為友軍，但該系統需要不少於兩次掃描才能接收到足夠訊號；而在接收到訊號後，控制員還需要對每一個回應訊號手動解碼，在友軍活動強度極高的越南就顯得很乏力；這一問題直到1968年引入能夠一次對6個回應訊號自動解碼的GPA-122解碼器後才得到改善。
8月最後幾天，北越空軍避免讓米格21大規模出動，這是因為他們想先把重心放在對美軍電子戰機和偵察機的攻擊。8月31日凌晨開始，美軍戰機在太原省和海防市地區活動，不過空軍指揮所決定避免與之交戰，他們預計偵察機將於0900後不久接近， 因此命令警戒起飛的米格21待命。正如北越所料，0907時雷達網在桑怒以南110英里處發現了目標。0937時阮紅日和阮同敬的兩架米格-21戰機起飛。兩名米格飛行員在六英里外看到了兩架RF-4，阮紅日下令阮同敬攻擊右側的飛機，而他則攻擊左側的飛機。阮紅日尾隨目標進入射程後發射了一枚飛彈。他看到飛彈彈頭在目標稍遠的地方爆炸。兩架幽靈分頭規避米格，而阮紅日追擊左側的飛機。當距離目標0.8英里時，他發射了第二枚導彈並宣稱取得擊中，隨後返航並安全降落在機場。不過根據美軍紀錄，當天並無任何偵察機損失，雖然有3架天鷹戰損，但都是在沿海的海防地區執行空襲期間被地面火力擊落。
之後直到10月3日以前，北越的米格21一直將重點擺在攻擊美軍偵察機上。首先是在9月10日，阮紅日和阮同敬攔截RF-101，阮紅日發射一枚飛彈並宣稱擊落一架，但當日美軍並無偵察機戰損。然後是9月16日，北越空軍指揮所從雷達網收到有關目標從桑怒方向接近的資訊後，命令阮玉度和范清銀啟動發動機，等待命令起飛。然而，1059時指揮所命令他們停止飛行，因為指揮所認為飛行員現在起飛難以追上。幾分鐘後，當雷達發現兩架RF-101在完成攝影並掉頭後，指揮所命令飛行員重新啟動引擎升空。由於北越空軍已經熟知美軍偵察機標準航線，因此能夠準確預測兩架RF-101飛機的飛行路徑，並指示米格從最佳角度進行攔截。
幾分鐘後，當米格戰機飛過義路機場時，飛行員發現兩架RF-101在他們12點鐘方向的5英里距離內，而且對方沒有注意到他們。阮玉度決定向後方的RF-101開火，這樣敵方長機就未必會注意到遭到攻擊；而范清銀則攻擊二號機。阮玉度順利進入射程，發射飛彈，確認擊毀RF-101並看到跳傘的飛行員，范清銀也成功擊落了另一架。而這一天也是米格21F-13首次取得戰果。根據美軍紀錄，9月16日確實有兩架RF-101和一架RF-4損失，其中鮑比.雷.巴格利少校的RF-101明確被紀錄為米格21的戰果，但另一架RF-101是在巴格利被擊落後才出動替補其任務，並被地對空火力擊落的，時間上不符，而RF-4則是在遠離米格21作戰半徑的非軍事區附近損失。
9月26日，阮紅日和董文松駕駛米格-21從內排緊急起飛攔截一批攻擊河內的美軍機群， 並很快發現10公里外的四架幽靈。 阮紅日向編隊中的第二架幽靈發射了一枚飛彈，沒有取得擊中，隨後他發射了第二枚並宣稱取得擊落，兩機隨即脫離戰鬥安全返航。當天美軍損失F-4B、F-4D和雷公各一架，但F-4B是在非軍事區被高砲擊落，F-4D和雷公都是在泰國機場因操作失誤墜毀。9月27日，阮玉杜和阮文理升空攔截飛往太原地區的美軍機群，阮玉度向一架雷公發射一枚飛彈，宣稱取得擊落，但當日美軍唯一作戰損失的是一架天鷹，而且是在非軍事區。
F-4D是第一種專門針對空軍要求的幽靈改進型號(C型則高度比照海軍B型)，於1966年3月起交付。F-4D沿用了F-4C的引擎和機體，但原有的AN/APQ-100改進為AN/APQ-109A，在可靠性、對地能力、體積與重量上有所改進；慣性導航系統升級，引入了能夠投放雷射導引炸彈的AJB-7投彈系統，還引入了AN/ASQ-91武器投放電腦系統，它可以測量機體速度、姿態和爬升率等各種參數，並將其與雷達的目標斜率數據相結合，以告知何時投彈。而在對空方面，引入帶有放大能力和陀螺儀的AN/ASG-22光學瞄準鏡，且機翼內側掛架的響尾蛇被AIM-4獵鷹取代 - 但由於獵鷹的實戰表現太差，後來又恢復了響尾蛇攜帶能力。
9月30日，陳玉照和梅文強升空攔截轟炸克夫地區的美軍編隊，梅文強盯上一架雷公並發射飛彈，宣稱取得擊落。但隨後梅文強發現他聯絡不上陳玉照，事後調查發現陳玉照被擊落了 - 但當日美軍自己也沒有擊落或空對空交戰報告，因此被認為可能是友軍S-75地對空飛彈誤擊導致。當天美軍只有一架幽靈損失，位置也和戰鬥地區完全不符。
10月3日，範青銀和阮文理升空攔截一支由兩架RF-4和兩架F-4D組成的偵查編隊。當兩機找到目標時，他們發現美軍編隊保持左右平行，於是範青銀讓阮文理跟上保持平行好同時發起攻擊；雖然美軍編隊也發現他們後方的米格並轉向規避，但編隊中的3號機此前遭到地對空火力擊傷，機動性受到限制，範青銀也盯上了他並發射飛彈，取得命中，兩架米格隨後高速脫離並安全返航。根據美軍紀錄，這架幽靈遭到命中後勉強飛到寮國後才棄機，兩名機組被安全救回；值得一提的是，這名飛行員是時任空軍部監察長約瑟夫.哈羅德.摩爾中將的兒子。
10月7日，北越發現大量美軍空襲機群，於是下令先派出2架米格21在河內郊區，不在地對空武器保護範圍的青山(Thành Sơn)地區先行攔截，牽制住護航的幽靈，然後再派出4架米格17於和樂(Hòa Lạc)地區攔截雷公機群。0734時範青銀和梅文強升空，順利在青山地區發現9英里外的幽靈。正當範青銀準備發起攻擊時，梅文強警告後方有幽靈，但範青銀沒有放棄攻擊眼前目標，發射一枚飛彈後將其擊落；在範青銀取得擊落後不久，梅文強也宣稱在巴維-山西上空發射一枚飛彈擊落一架幽靈。隨後因為他們即將進入北越地對空武器射程內而被下令脫離。
而就在米格17也完成交戰返航的兩小時後，北越發現另一批美國軍機空襲廣寧地區，於是派出阮日照和阮文谷升空攔截。兩架米格發現並追擊一支雷公4機編隊，雷公在注意到自己被追擊後拋棄副油箱和彈藥並加速逃離，但米格還是成功追上並分別發射一枚飛彈，宣稱均取得擊落。
根據美軍紀錄，當天共計有2架雷公、1架F-4D和1架天鷹被擊落。而天鷹是在河內以南遭到擊落，位置不符。至於F-4D，美軍紀錄是在和平市西南方約26公里遭到地對空火力擊落，兩名機組一人陣亡一人被俘，但該地與巴維-山西距離不遠，也不能完全排除是米格戰果的可能。而兩架雷公都是負責防空壓制任務的野鼬機，其中F-105F被明確紀錄為在前往目標的路上被米格攔截後擊中，掙扎到蜆港附近海域後棄機，兩名機組都被救起；而另一架F-105D是在前一架損失的20分鐘後，在完成壓制返航時疑似遭到地對空火力命中後損失，機組死亡；考慮到間隔較久，這一損失較不可能是米格的戰果。
10月9日，北越事先得到情報指出大約1500至1600時美軍將從西北方飛來實施空襲，於是在1538時派出阮紅日和董文松升空攔截。兩機在清山地區發現12英里外的一支雷公編隊，且對方明顯未注意到米格。米格隨即從後方接近，阮紅日對兩架雷公各發射一枚飛彈後脫離，兩機都安全返航。根據美軍紀錄，當天一架負責防空壓制任務的雷公編隊遭到米格偷襲，其中一架F-105D遭到擊落，飛行員彈射後被俘。
米格21的連續得手讓美國空軍不得不做出許多戰術上的調整，與此同時也迎來一些新裝備，其中最關鍵的就是EC-121K，該機識別米格的效率要比EC-121D更好。且美國空軍終於允許EC-121的機組主動使用QRC-248呼叫米格的敵我識別設備，傳達目標航向與速度，同時開通EC-121和幽靈之間的專用無線電通道，讓EC-121不僅可以提供更準確且即時的資訊，也能不通過其他中繼單位就將資訊傳遞給幽靈。
EC-121K外觀幾乎與EC-121D完全相同，只是機腹的AN/APS-20搜索雷達被移除，取而代之的是電子訊號截收與測向設備，機上還有8個通訊情報席位，可讓語言專家實時截獲並分析無線電通訊內容。這款飛機最初主要職責是用於截收和定位北越陸基雷達，但由於定位需要對方雷達長時間開啟，而北越也當然很少這麼做，因此效果沒有最初預期的有效。但後來美軍注意到北越米格在依賴空地協調的同時又因為缺乏資訊鏈設備以及先進加密無線電，只能以非加密無線電和地面攔截引導交流，而且EC-121K除配備有和EC-121D同款，可識別米格21的SRO-2敵我識別設備的QRC–248和識別友軍的AN/APX-49外，還額外配備有可以識別早期型米格的SRO-1，以及SOD-57的設備，後者原始用途是航管，但北越也用於幫助地面攔截引導中心確認米格的航向與高度；這代表EC-121K不僅能夠更有效的識別北越所有米格機，還可以直接得到航向與高度兩個關鍵數據，因此EC-121K在預警方面甚至被認為比EC-121D有效許多。但和EC-121D相比由於缺乏雷達，因此EC-121K不容易掌握米格相對友軍的位置與航向，且由於通訊情報本身敏感性較高，因此在情報的分發在早期受到限制。
10月11日，美軍終於獲得對北越機場的直接攻擊許可。為了打好這一仗美軍也是做足準備，不僅派出了EC-121K，且在前一天先行派遣兩名飛行員登上EC-121K預先掌握流程，其中一名飛行員繼續待在EC-121K上，另一名則加入空襲編隊。10月24日，由美國空軍、海軍航空隊與海軍陸戰隊航空隊組成的大規模機群浩浩蕩蕩的殺向大福機場。
1510時，阮同敬和董文松升空，攔截地對空武器射程外的美軍戰機，兩機在安州-富壽地區發現大批美軍戰機，隨即拋棄副油箱與之交戰。然而美國空軍的EC-121和海軍的紅冠軍艦早已發現他們，威廉.科克帶領的4架幽靈通過EC-121得到米格的準確相對距離和方向，並提前完成轉向。意識到無法偷襲的地面攔截引導站命令米格逃往嘉林機場，但幽靈咬住他們，科克在佔據理想位置後連續發射兩枚麻雀，但都未能命中，隨後科克改用SUU-23/A機砲吊艙，宣稱取得命中。
根據北越紀錄，被擊落的是董文松，他成功彈射後獲救。除了在空戰失利外，由於此前北越不夠重視機場與地面戰機生存性，美軍對大福機場的轟炸也造成嚴重損害，多達5架米格21和7架米格17被炸毀在地面。雖然在大量民工幫助下，北越只花了一天就恢復機場運作能力，但北越還是決定將多數戰鬥機疏散到距離較遠但不受轟炸威脅的中國境內機場運作，同時米格21被暫時停止出動。
北越於1965年採購了一批米-6重型直升機，這是當年全世界最大載重能力最強的的直升機，其性能之優秀甚至讓蘇聯在聯合國家驗收試驗結束的兩年前就下令量產。米-6懸吊最大載重可達8噸，足以掛載當時北越所有型號戰鬥機。在美軍開始轟炸機場後，蘇聯技術人員迅速開發能夠讓米-6吊掛戰鬥機的纜繩，於是這些直升機很快被用於戰鬥機的轉移，比如在轟炸開始前將戰鬥機吊運到遠離機場的地區隱蔽，甚至中國境內，等轟炸結束後再吊回，北越的米6在戰爭期間共計執行400次這類吊掛。米-6在這方面的能力讓北越可以將戰鬥機掩體蓋在遠離機場不易被美軍發現的偏遠地區，也就降低被摧毀的風險。此外米-6也能吊掛通常只有重型卡車才能運輸的大型部件，在快速搶修遭美軍空襲的設施方面做出卓越貢獻。
由於23-29日間米格17的損失較大卻毫無戰果，北越決定恢復米格21的戰備值班；而正好在這一時期，EC-121K機隊因為需要接受改進升級而全面停飛好幾個月。10月29日，阮日照和鄧玉武升空攔截空襲河內的美軍編隊，阮日照在府里成功追上一架幽靈後發射一枚飛彈，宣稱取得擊落，隨後兩機安全降落。根據美軍紀錄，當天美軍損失一架幽靈和一架O-1偵察機，分別在非軍事區和西貢附近損失，位置不符。
由於米格17到11月初的戰鬥交換比都很糟糕，北越決定再加大米格21的使用強度。原本有鑑於大福機場受損較為嚴重且不夠安全，北越空軍想將整支921團移防到嘉林機場，但該機場的支援設備過於簡陋無法滿足需要，因此只能回到大福機場；而作為跑道受損的應對措施，北越決定嘗試讓米格21利用寬度僅有50英尺的滑行道升空。11月7日，阮紅日和阮同敬從滑行道成功起飛，追擊一支得到幽靈護航的雷公編隊，兩機成功躲過後方的幽靈，進入隊雷公的攻擊位置，阮紅日向兩架雷公各發射一枚飛彈，宣稱擊落一架，殘骸在克夫機場西南25英哩處墜落。
當日美軍紀錄的戰損為雷公、幽靈和天鷹各一架，其中雷公是在克夫東北30英哩處空襲期間被地對空火力擊中後往東南方向逃離過程中墜毀，飛行員疑似被俘後死亡；幽靈是在東河西北20英哩處被地對空火力擊落；天鷹是在空中加油期間起火後墜毀。從位置上來看，雷公的損失不排除為阮紅日的戰果。此外美軍紀錄也承認有一架雷公被空對空飛彈擊傷，所幸安全返航。
11月8日，鄧玉五和阮文理再度利用大福機場滑行道升空攔截一批被識別為F-4D的美軍機群，而他們盯上的是一批正在執行戰鬥空中巡邏掩護雷公編隊的幽靈。雖然美軍其他單位沒有預警到米格的接近，但由於米格不是從後方攻擊位置進入，而是穿過編隊，所以失去奇襲優勢；幽靈編隊領隊下令3、4號位的幽靈迎戰，1、2號機繼續掩護空襲編隊。接下來的過程雙方紀錄差異較大，北越紀錄是兩機各自追擊一架幽靈並都取得擊中；而美軍紀錄是兩架幽靈中經驗較豐富的長機追擊米格，並讓僚機掩護後方。正當長機在搜索米格時沒注意到另一架米格已經占據對他的攻擊位置；而僚機雖然發現米格但由於慌亂而沒能警告長機，最後長機毫無預警地遭到命中，掙扎了一段距離後墜毀，兩名機組一名獲救一名被俘。
10月24日美軍對大福機場的首次空襲，可以看到機場只有一條主跑道和一條滑行道，直到戰爭結束時美軍都不知道滑行道其實可供米格21升空。越戰早期美國空軍在對北越的空襲中受到很多限制，比如任何情況下都不能攻擊機場 - 即便看到米格機正衝著你而來；除非事先許可，或者明確發現活動中的地對空飛彈陣地，否則不能進入河內30英里或海防10英里以內，不要接近北越西北部靠近中國邊境的25英里或西北部靠近中國邊境的30英里以內。美國空軍高層極力確保上述限制得到基層遵守，因為每次違反都可能導致政治圈施加更嚴厲的限制，因此美國空軍的EC-121或戰術航空管制中心等單位都會監控美軍戰機在北越的活動，確保他們沒有違反限制；而這導致的負面影響就是飛行員經常關閉敵我識別設備，以免在不得不違反規定時被發現並上報。不過也帶來一個正面作用，就是讓北越輕忽了機場安全與生存問題。
11月18日，范清銀和阮文谷升空攔截空襲大福機場的美軍，而他們盯上負責防空壓制任務的雷公。這一次兩人被允許同時發動攻擊，兩機成功佔據對雷公的攻擊位置，並再三確認後方沒有美軍戰機，為同時攻擊創造良好條件；注意力放在地面的雷公編隊完全沒有注意到米格，雖然有其他美軍單位注意到雷公編隊遭到追擊，但雷公沒有收到警告。范清銀輕鬆進入射程後發射飛彈，隨即拉高滾轉觀察戰果，但這時他發現雷公編隊的3號機正好進入射程，於是又發射一枚飛彈。阮文谷此時追擊的是編隊1號機，在距離0.8公里時發射一枚飛彈，取得命中。兩機隨後脫離戰鬥，原本預計前往中國境內的南寧機場降落，但由於天候不佳所以改降克夫機場。
根據美軍紀錄，當時共有兩架雷公(D和F型各一架)遭到米格擊落，3名機組有兩人陣亡一人被救出。而更糟糕的是米格的偷襲還嚴重打亂了防空壓制編隊，讓他們未能在空襲機群進入前有效壓制北越地對空武器，結果不僅許多戰機因密集的地對空火力而提前拋棄彈藥，甚至又有兩架雷公遭到S-75飛彈擊落，兩名飛行員皆陣亡 - 其中一人是488聯隊隊長愛德華.伯德特准將，也是越戰期間最高軍階的陣亡美軍。
11月19日，米格21的連續得手讓北越決定再次放眼更有價值的目標:EB-66。這一任務被指定由武玉定和阮同經負責。0659時，C-43和C-45雷達站發現一個被識別為EB-66的機群，0713時米格21升空，並發現了7-8英里外的EB-66。憑藉此前的經驗，兩架米格從護航的幽靈視線死角處接近而未被發現，原本負責攻擊的是武玉定，但他接近到距離目標2.5英里時才意識到速度過快不適合攻擊，於是放棄攻擊轉向脫離；而阮同敬則成功接近到1.5英里和0.7英里後各發射一枚飛彈；而這時護航的幽靈才發現米格並轉向交戰，但米格迅速逃離擺脫了追擊。不過根據美軍紀錄，當時雖然確實有EB-66遭到攻擊，但幽靈正好發現並警告EB-66規避，飛彈未能命中。
F-4幽靈最常被詬病的問題之一就是J79引擎在正常推力模式時會有極為明顯的濃煙，即便是駕駛艙視野極差且座艙玻璃過厚的米格21飛行員也能從十幾公里外輕易發現，後來幽靈飛行員發現在加力模式下煙霧問題會得到很大改善，因此許多飛行員即便沒有在交戰狀態也會開啟最小加力，但這又導致過於嚴重的油耗；油耗問題增加了副油箱的需求，但副油箱的拋棄只能在較低速度下進行，而這又導致飛行員轉入交戰時無法第一時間提高速度得到能量優勢。事實上通用動力公司早就提供了能改善J79煙霧問題的改進方案，但空軍認為每台引擎數千美金的升級成本不划算而沒有採納。
11月20日上午，北越在發現一個疑似EB-66的目標後派出范清銀和阮文谷進行攔截，但兩人接近目標時發現這實際上是一支緊密的幽靈雙機編隊，兩人試圖攻擊，但幽靈也發現他們並俯衝後加速，眼看得手機率不大，兩人果斷放棄交戰並安全返航。當天下午北越再度派出范清銀和阮文谷攔截一支美軍空襲編隊，兩人順利發現並追擊一支雷公編隊，雷公雖然沒有發現米格，但護航的幽靈通過紅冠軍艦的警告提前得知米格的接近，並接近米格後方 - 而兩名北越飛行員都沒注意到幽靈。但不知是為求攻擊的方便還是認為雷公應該也得到紅冠的警告，幽靈並沒有警告雷公米格的存在，而且雷公也沒有得到紅冠關於米格的警告。
正當幽靈打算攻擊時，幽靈長機後座通知飛行員左轉。他的意思是攻擊左邊目標，但兩機飛行員都誤以為他的意思是後方存在威脅，於是兩機都放棄攻擊左轉進行規避機動，結果就是米格仍能安全地向毫無警戒的雷公發起攻擊，兩機共計向3架雷公發射3枚飛彈，隨後安全返航。根據美軍紀錄，當天有一架雷公被米格擊落，飛行員被俘，編隊其餘雷公放棄彈藥返航。
12月12日，阮文谷和阮文理升空攔截一支雷公編隊，阮文谷對一架雷公發射一枚飛彈，宣稱取得擊落。但根據美軍紀錄，當天只有一架O-2A偵察機在降落時失事損失。
12月17日，北越空軍測試一種新的3機編隊，參戰的飛行員為武玉定、阮銘經和阮紅儒，米格17將會同步從低空進行攻擊。而當日美軍也正好在測試鉗型戰術，該戰術的理念是讓兩支編隊從不同方向同時進入，以便降低北越雷達與地面攔截管制效率。兩邊都出了差錯:北越這邊是武玉定和阮銘經比計畫提早起飛，結果阮紅儒落後他們幾分鐘；而美軍問題更大:兩支編隊的首選目標都因為天候不佳不適合空襲，於是都改轟炸備選目標，而備選目標是同一個；這導致兩支編隊從不同方向進入同一區域，造成很大的混亂。
而武玉定和阮銘經正好在這一完美時機發現目標，武玉定發現了在雷公後方護航但尚未發現米格的幽靈，冷靜地繞過幽靈後接近雷公編隊後方，向兩架雷公各發射一枚飛彈，隨後安全脫離戰鬥。此時落後的阮紅儒正好抵達，他充分利用武玉定的攻擊增加的混亂追擊一支雷公編隊，在接近到射程後發射一枚飛彈；隨後他準備再對另一支編隊發起攻擊，但飛彈故障無法發射，隨後他安全脫身返航。根據美軍紀錄，當天有一架雷公遭到米格21擊落，飛行員被俘，攻擊帶來的混亂還導致相當多戰機提前拋棄彈藥；而米格17也成功擊落一架幽靈，米格21和米格17均無損失。
美國空軍的編隊方式通常很固定:1-2個負責防空壓制任務的編隊帶頭，他們會提前大部隊數分鐘接近目標觀察天候並壓制防空系統，隨後在轟炸編隊航線的兩側巡邏直到空襲編隊完全離開；其後的是4個負責空襲的幽靈或雷公編隊，兩個負責反制米格的幽靈4機編隊會一個待在領隊編隊附近，另一個在編隊末尾防範後方偷襲；在接近目標前一支編隊加速接近並掩護防空壓制編隊，另一支則減速在返航路徑上盤旋警戒。由於模式太過固定且大編隊容易暴露，在北越熟悉美軍編隊方式後，就能精準針對遠離幽靈掩護，最早進場又最晚離開且注意力放在地面威脅的防空壓制編隊；而一旦防空壓制編隊被米格妨礙了行動導致敵方防空系統沒有得到有效壓制，就會導致後續空襲編隊更容易遭到打擊。
12月19日，阮同敬和斐德如升空攔截轟炸河內的美軍編隊，阮同敬成功接近編隊末尾的幽靈後方並發射一枚飛彈，宣稱取得命中。但根據美軍紀錄，當日該編隊所有戰機均無戰損。而這也是1967年的最後一場空戰。
1967年下半年，米格21一掃上半年的惡劣戰果，打出優勢交換比，即便只算上可確認為米格21的戰果，雙方空對空交戰交換比也高達2:12。其中美軍的損失大頭雖然仍是雷公(7架)，但也有4架幽靈。雖然通過對機場的空襲讓北越空軍也承受相當損失，但北越空軍實力卻是不減反增:整個1967年北越共計接收並組裝40架補充的戰鬥機，還有10架受損的戰鬥機得到修復；而且隨著北越開始重視機場的生存性強化，美軍也不可能再複現第一次打擊的成果。
下半年的戰鬥可以看出北越飛行員的作戰效率、判斷力和積極性都有了巨大提升。這主要是得益於飛行員經驗的積累:米格21被雙方公認為堅固可靠的戰鬥機，因此中彈後通常能堅持到飛行員跳傘；而主場優勢又讓北越飛行員獲救率很高。即便北越飛行員總飛行時數不高且早期表現不佳，高強度的空對空戰鬥也讓北越飛行員能輕易累積大量空對空戰鬥經驗。而其他支援體系，特別是雷達、情報與地面攔截引導體系的人員經驗和效率也是如此。
1965年美軍拍攝的大福機場，可以看到伊爾28轟炸機和周圍的防爆掩體，這種掩體是原先北越機場的標準防禦，但在遭遇轟炸後很快證明對於從空中撒落的集束彈藥效果不佳。該機場在10月遭受5次空襲後一度被全面放棄，但由於所有機場都在遭到轟炸，北越還是選擇盡量強化現有機場生存能力。北越在大福機場附近500-3000米外建設了擁有雙層裝甲混凝土結構的山洞掩體，可容納6-10架米格，通過直升機吊運在機場和掩體之間快速轉移；機場的露天掩體增加鋼板頂蓋，原先只能防範高爆炸彈的土堤增加能夠防範集束彈藥的金屬頂蓋；機場需要的燃油和彈藥也不存放於機場，而是隱蔽在十幾公里外的安全地點，每日根據需求用量由卡車運輸到機場。同時機場的火力全面提升，擁有7個100毫米高砲連、4個57毫米高砲連、一個BTR-40高砲排和一整個S-75團。同時還事先組織大量民工團體，在轟炸後立即進駐全速搶修。
反觀美國空軍，1967年後的規定是在越南的飛行員只要完成一年的佈署，或100次戰鬥出勤，就會被輪換；而以美國空軍在越南的出勤強度，一名飛行員通常只需半年就能滿足後者的條件，因此許多飛行員往往在剛累積足夠經驗(且都還未必有一次空對空交戰)後就會離開戰區並由毫無東南亞經驗的飛行員接替。
此外由於客場作戰，美軍的被擊落飛行員就算跳傘成功，獲救率也很低，加上前述的輪換制度需要更多飛行員去維持，因此美國空軍大量接收原本缺乏戰術戰機飛行經驗的飛行員，在接受縮減 - 且大頭還是空對空戰鬥 - 的訓練後投入東南亞戰場擔任戰鬥機駕駛。到了1967年中旬，美軍參戰飛行員中先前具備戰術機駕駛經驗的飛行員比例甚至只有3成。這些[速成]飛行員不熟悉戰鬥機那繁瑣的武器系統操作，不能充分掌握武器的使用包線，不擅長與僚機甚至後座的協調。
於是隨著時間流逝，美軍飛行員的素質與經驗優勢開始被抵銷甚至被反超，而惡果終於開始顯現，也推動美軍在戰術與訓練上的改革。
