北部湾事件
南越突击队7月30日攻击北部湾北越岛屿以后的第二天，美国海军“麦道克斯号”（Maddox）驱逐舰驶进北部湾。“麦道克斯号”开进北部湾是执行美国海军于1962年制定的“德索托计划”（DE SOTO Operation），该计划的目的是用海军追踪和监听北越军事部署和调动，向河内炫耀美国实力。“麦道克斯号”进入北部湾后，遇到在前一天刚刚对北越岛屿实施攻击的南越突击队返航，双方互致问候。8月2日，“麦道克斯号”驶近7月30日受到南越突击队袭击的北越岛屿，立刻遭遇三艘北越巡逻艇追击，北越方面以为“麦道克斯号”也参加了对其岛屿的攻击。在交火中，北越巡逻艇发射的鱼雷没有击中“麦道克斯号”；相反，“麦道克斯号”的优势火炮击伤北越巡逻艇。同时，配合“麦道克斯号”执行任务、在北部湾口游弋的美国海军“提孔德罗加号”（Ticongeroga）航空母舰派出飞机支援“麦道克斯号”的战斗。
美国和北越的海上交火发生后，约翰逊反应强硬。他首先启动美苏热线，通告苏联领导人赫鲁晓夫：美国无意扩大冲突，但要求北越不要再在国际水域攻击美国船只。同时，约翰逊指示“麦道克斯号”驱逐舰重返北部湾，并派“特纳·乔伊号”（C.Turner Joy）驱逐舰增援“麦道克斯号”。约翰逊要求这两艘驱逐舰坚决还击任何对他们的攻击。接着，美国政府向河内发出警告：如果北越再向部署在公海上的美国舰船进行挑衅，北越要承担严重后果。美国参谋长联席会议开始布置反击北越的措施：向南越和泰国增派轰炸机；命令美军进入戒备状态；派遣“星座号”（Constellation）航空母舰去南中国海，增援“提孔德罗加号”航空母舰。美国太平洋战区司令沙普（Admiral Ulysses Grant Sharp，Jr.）指示“麦道克斯”和其他美国军舰驶向离北越岛屿更近的水域。同时，南越突击队也再次进入北部湾，袭击北越岛屿。
8月4日晚，北部湾上空风雨交加，电闪雷鸣。“麦道克斯号”和“特纳·乔伊号”两艘驱逐舰上的雷达系统接受到混乱信息，两舰的指挥官误以为又遭到北越巡逻艇袭击，下令还击。于是两艘驱逐舰上的火炮开始向伸手不见五指的四周胡乱射击。“提孔德罗加号”航空母舰派出8架战机，赶去支援，但飞机驾驶员看不到任何北越巡逻艇的影子。
约翰逊在接到所谓北越再次攻击美国军舰的报告后，立刻下令报复北越。美国轰炸机从“提孔德罗加号”和“星座号”两艘航空母舰上起飞，轰炸了北越四个巡逻艇基地和一个油库，一共击伤或击沉25艘北越巡逻艇，美军损失两架飞机。与此同时，约翰逊向国会两党领袖通报：美国军舰在国际水域遭到北越无端攻击。他要求国会批准他采取对北越的反击措施。8月5日，国会就约翰逊提交的那份要求国会批准总统对北越采取任何军事行动的决议草案进行讨论。国防部长麦克纳马拉到国会就“北部湾事件”作证，他说：美国军舰是在国际水域进行例行巡逻时，突然遭到北越巡逻艇的无端攻击。两天以后，众议院一致通过，参议院以绝对优势票通过（只有两名参议员反对）《北部湾决议案》（Gulf of Tonkin Resolution），授权总统采取所有必要的措施击退对美国武装力量的进攻。
约翰逊很得意他对“北部湾事件”的处理，因为在事件发生之后，他在民意测验中的支持率迅速上升。但是，约翰逊能让国会立刻通过《北部湾决议案》，是因为他和他手下的官员有选择地向国会提供有关越南冲突的情报，以影响议员的看法，使他们作出有利于白宫的决定。不管是约翰逊在向国会领袖通报“北部湾事件”时，还是麦克纳马拉在国会就“北部湾事件”作证时，他们都并没有说明事件的完全真相：他们没有解释“麦道克斯号”驱逐舰最初去北部湾的使命是什么，他们没有解释“德索托计划”的来龙去脉，他们没有说明南越突击队按照“34-A计划”对北越岛屿的袭击。结果，国会和民众得到的印象是，8月2日北越巡逻艇对美国军舰的攻击完全是无端的挑衅，美国的反应完全是正当防卫。国会是在听信约翰逊和他的助手的一面之词、不了解全部事实真相的情况下通过《北部湾决议案》的。约翰逊之所以急于得到国会授权动武决议案，是因为他想避免出现当年杜鲁门打朝鲜战争时没有事先获得国会授权的情况。
1964年11月，美国总统选举结束，约翰逊击败戈德华特，大获全胜。踌躇满志之余，约翰逊庆幸越南危机没有成为竞选中分化选民的争议焦点。他没让戈德华特利用越南问题在竞选中得分，他在“北部湾事件”中对北越的报复性轰炸使得戈德华特没法批评他对共产主义示弱。大选结束，稳坐白宫宝座，约翰逊现在一心想全力以赴地实现他的“伟大社会”国内改革计划，但那个被他轻蔑地称为是“蚂蚁小国”的越南却仍是一个挥之不去的阴影，“剪不断，理还乱”。
战争升级
1965年2月6日，越共武装袭击南越波莱古的一个美军兵营和直升飞机机场，击毙9名美国士兵，击毁5架飞机，另有一百多名美军受伤。事件发生后，约翰逊立即下令对河内采取报复行动，轰炸北越目标。2月6日，约翰逊在白宫举行的一次讨论轰炸北越的会议上说：胆怯只会使我们以后不得不打更多的仗。约翰逊原来准备马上实施被称作是“滚雷行动”（Operation Rolling Thunder）的大规模和连续轰炸北越的计划，但考虑到此刻苏联总理柯西金（Alexei Kosygin）正在河内访问，为了不使柯西金难堪，约翰逊暂缓执行“滚雷行动”。
2月下旬，驻南越美军指挥官威斯特莫兰将军要求华盛顿向南越派出海军陆战队，以保卫岘港（Danang）附近的美国空军基地，他担心在美国轰炸北越目标后，越共武装会对南越的美军设施展开报复性攻击。约翰逊批准威斯特莫兰将军的请求，同意向南越派出海军陆战队。3月初，约翰逊批准执行“滚雷行动”。3月8日，两营美国海军陆战队，以及配合他们作战的坦克和重型火炮，在岘港登陆。美国在直接接手越南战争的道路上迈出重要一步，美军在南越扮演的角色出现根本性变化：美军从后台正式走到前台。3月中旬，威斯特莫兰将军再次向华盛顿要求往南越增派美军，他这次的理由是，南越军队的重建和整训进展缓慢，越共武装很可能在南越中部高原地区发起新的攻势。他要求华盛顿派给他两个师的兵力，一个师部署在中部高原地区，另一个师部署在西贡地区。美国参谋长联席会议不仅迅速批准威斯特莫兰将军的请求，还为他多拨一个师，一共向南越派遣3个师，供他向越共武装发动进攻性袭击。
“滚雷行动”并没能阻止北越对南越的渗透，反而引起国内和国际舆论对约翰逊政府的批评和谴责。在美国国内，很多报纸，比如拥有大量读者的《纽约时报》，批评约翰逊政府在越南的行动是“劳民伤财的错误之举”。一些民主党参议员，比如弗兰克·契奇（Frank Church）、麦克·曼斯菲尔德（Mike Mansfield）、乔治·麦戈文（George McGovern），呼吁约翰逊总统与北越对话，寻求谈判解决争端。不少大学的教授和学生举行罢课和示威，抗议约翰逊政府轰炸北越。4月，一万两千多名学生在首都华盛顿举行游行示威，反对越南战争。国际上，很多国家和国际组织要求约翰逊政府在越南问题上保持克制。联合国秘书长吴丹（U Thant）在美国和北越之间反复斡旋，试图促成和谈。4月初，17个不结盟国家联合发出“紧急呼吁”，要求华盛顿与河内举行无条件谈判。作为日内瓦会议两主席之一的英国敦促美国和北越尽快阐明各自的谈判立场和条件。加拿大总理莱斯特·皮尔逊（Lester Pearson）在访问美国时，劝说约翰逊政府停止轰炸北越，与河内谈判解决冲突。
在国内和国际舆论的巨大压力下，约翰逊不得不作出反应。4月7日，他在霍普金斯大学发表演讲，表示美国愿意同北越举行无条件谈判。他表示，只要北越停止支持南越的反政府骚乱，不寻求推翻西贡政权，美国愿意向河内提供10亿美元的援助，帮助北越发展经济，将湄公河流域建设得像美国的田纳西河流域那样繁荣。约翰逊设想用美国的模式和经验改造越南，他认为自己过去在德克萨斯州从政时积累的那些帮助农民脱贫致富的经验，完全可以适用于越南。
5月初，约翰逊政府宣布：美国停止轰炸北越五天，以观河内对美国提议的反应。实际上，约翰逊政府的“和平”举动只是为了缓解一下国内和国际的舆论压力，政府内部并没有认真准备一套详尽和周全的谈判方案。约翰逊和他的顾问们心里很清楚，北越不会按美国的条件（即北越放弃推翻南越政权的努力）同美国谈判。对于约翰逊政府的所谓“和平橄榄枝”，河内毫无所动，反而谴责美国的“暂停轰炸”做法是一个“骗局”。
约翰逊的“和平攻势”暂时缓解了舆论的批评。他借机于5月4日，向国会提出再拨款7亿美元的要求，用于支持政府在越南和多米尼加的军事行动。国会立即通过了拨款议案。约翰逊政府很快恢复对北越的轰炸。与此同时，威斯特莫兰将军不断要求华盛顿继续向南越派兵。6月初，他建议政府再向南越派遣34个营，共计18万兵力，并要求美国出钱，让韩国向南越派10个营的士兵。7月，约翰逊作出决定：向南越增派出5万美军，并同意在年底之前再向南越派遣5万美军。他同时授权威斯特莫兰将军：为了保卫南越政权，他可以任意使用美国士兵，采取任何独立的或是和南越军队共同的军事行动。至此，约翰逊完成了使美国完全介入越南战争的决策过程，开始了长达八年的，也是美国历史上打的最长的战争。1968年是美国卷入越战的最高峰时期，有多达53万的美军在南越作战。
约翰逊在将美国推入越南战争的过程中，重用和依赖麦克纳马拉对五角大楼庞大官僚机构的操控。麦克纳马拉毕业于哈佛大学商学院。在担任国防部长之前，他是福特汽车公司的总裁，以擅长经营管理着称，曾亲手将福特公司从财务和销售烂摊子中起死回生，再获生机，在企业界好评如潮。他是以年轻“技术专家”的身份，被肯尼迪总统任命为国防部长的。约翰逊成为总统后，继续任用麦克纳马拉为国防部长。麦克纳马拉在掌管五角大楼后，大刀阔斧地进行改革，精简机构，任用了一批和他的背景类似的所谓“技术精英”、“计算机天才”、“数据神童”的官员。他们笃信技术，一切让数据说话，希望用经营公司的那套方法和效率，来操控国防部这一庞大的政府机构。他们坚信，通过对美国优越技术的运用，他们可以找到制服越共、赢得战争胜利的办法和良策。
1964-1965年间，约翰逊和他的主要外交顾问们否定了通过谈判解决越南问题的方案和建议，执意采取战争升级的强硬措施。他们这样做是为了维护美国在冷战中作为反共阵营领袖的信誉和威望。他们所以对胡志明领导的越南共产党怀有深深的敌视和不信任，既是出于他们根深蒂固的反共意识形态，又是出于他们对历史教训（特别是老挝危机教训）的记忆。1962年达成的《日内瓦协定》宣布结束老挝内战，恢复老挝的中立国地位，但在《日内瓦协定》签署后的日子里，老挝的冲突仍持续不断。美国指责北越违反《日内瓦协定》，继续通过老挝领土，向越南南方输送人员和武器装备。国务卿腊斯克当时亲自参加日内瓦会议就老挝问题的谈判，认为北越背信弃义，无视国际法。1964-1965年间，约翰逊政府在讨论美国是否应该在越南战争升级时，腊斯克明确反对法国用南越中立化的方法来和平解决越南冲突的建议。他指出，如果中立化方案在老挝行不通，那有什么理由相信同样的方案在南越能够行之有效？
约翰逊的战争升级决定还得到前总统艾森豪威尔以及所谓外交政策“智者”（Wise Men）的支持，外交政策“智者”是指一批曾经在前几届政府中担任要职的退休官员。1965年2月，艾森豪威尔和约翰逊在白宫讨论了越南问题。约翰逊问艾森豪威尔对东南亚局势的看法，艾森豪威尔说，美国在东南亚的首要任务应该是遏制共产主义扩张，美国应该帮助南越政权加强自身力量，对抗北越的压力和渗透。他建议约翰逊对北越采取强硬措施：对北越不只是仅仅报复，还应加大压力，给予更有力的打击。至于美国是否应该和北越谈判，艾森豪威尔认为，目前时机还不成熟，美国应先轰炸北越，削弱共产党的力量，再从强势的地位，以居高临下的姿态，与北越谈判。约翰逊问艾森豪威尔：国会通过的《北部湾决议案》是否为他提供了足够的战争授权？艾森豪威尔做了肯定回答，说该决议案很像1955年台湾海峡危机时国会通过的《“福摩萨”决议案》，那个决议案授权他采取一切必要措施保卫台湾。约翰逊说，他的助手们在准备《北部湾决议案》的最初草案时就是以《“福摩萨”决议案》为蓝本的。