cuộc oanh kích đầu tiên của không quân Mỹ diễn ra ba ngày trước đó, Võ
Nguyên Giáp chúc mừng cán bộ chiến sĩ hải quân đã đuổi tàu chiến Mỹ ra
khỏi hải phận miền Bắc. Ông chỉ có thể ám chỉ đến cuộc tiến công vào ngày
2/8 chống tàu Maddox hoặc sự kiện thứ hai ngày 4/8.
Tại Washington, lúc 9 giờ 20 phút, Tổng thống Johnson được thông báo
về sự kiện ngày 4/8 và quyết định trả đũa bằng Chiến dịch Pierce Arrow
(Mũi tên xuyên). Ông gặp các lãnh đạo hai đảng ở Quốc hội, thông báo cho
họ về các cuộc tấn công miền Bắc bằng không quân sắp xảy ra và ông có ý
định yêu cầu Quốc hội thông qua một quyết định theo hướng đó. Tối hôm đó
khi Tổng thống Mỹ phát biểu trên đài truyền hình: “Chúng tôi không tìm
cách mở rộng chiến tranh” thì các máy bay Crusader F-8, Skyraider A-1,
Skyhawk A-4 cất cánh từ hai hàng không mẫu hạm Ticonderoga và
Constellation đã xuất kích 64 lần nhằm vào các mục tiêu trên một đoạn dài
khoảng 160 km dọc bờ biển vịnh Bắc Bộ. Máy bay Mỹ tấn công và phá hủy,
làm hư hại gần một nửa số tàu phóng lôi của Bắc Việt, phá hủy một kho
xăng ở Phúc Lợi chứa gần 10% lượng dự trữ chất đốt ở miền Bắc, diệt bảy
cơ sở phòng không ở Vinh.
Các sĩ quan Mỹ thừa nhận rằng trong các cuộc bắn phá đó, hai máy bay
Mỹ đã bị hư hại và hai máy bay khác bị hạ. Phi công của một trong hai chiếc
bị hạ là Everett Alvarez. Bị gãy lưng trong khi dù bật khỏi máy bay, ông rơi
xuống mặt nước và bị bắt làm tù binh. Ông được thả năm 1973, gần 9 năm
sau khi bị bắn rơi. Võ Nguyên Giáp tố cáo Mỹ như một tên “vừa ăn cướp
vừa la làng” và khẳng định lực lượng vũ trang của ông đã gây cho địch
những thiệt hại nặng nề hơn những gì Lầu Năm Góc đã thừa nhận. Ông nói
có 8 máy bay bị hạ và bị hư hại.
Ngày 10/8/1964, Quốc hội Mỹ bỏ phiếu nhanh chóng thông qua nghị
quyết Vịnh Bắc Bộ do Tổng thống Johnson yêu cầu, cho phép dùng mọi
biện pháp cần thiết để đẩy lùi mọi cuộc tiến công vũ trang chống lại lực
lượng của Hoa Kỳ nhằm ngăn cản một cuộc xâm lược khác… kể cả dùng
sức mạnh quân sự. Theo thượng nghị sĩ Wayne Morse, nghị quyết này có giá
