Впервые "Фантомы" встретились с истребителями противника - вьетнамскими МиГ-17 - 2 апреля 1965 года, но столкновение закончилось безрезультатно.
Первый настоящий бой с участием F-4 состоялся 9 апреля. По американской версии, он протекал следующим образом. В 8 часов 40 минут истребитель ВМС США F-4B, взлетевший с авианосца "Рэйнджер", был атакован над морем четырьмя вьетнамскими самолетами МиГ-17. Один из них был сбит ракетой "Спэрроу", однако вскоре другой МиГ зашел в хвост "Фантому" и поразил его очередью из пушки. Экипаж американского самолета - летчик Т. Мэрфи и оператор Р. Фэган - погибли. Есть и другая, китайская, версия этого боя. В соответствии с ней американский воздушный патруль, состоявший из восьми F-4B, вторгся в воздушное пространство над территориальными водами, но не Вьетнама, как следовало из американского сообщения, а КНР (в районе острова Хайнань, лежащего в Тонкинском заливе). Возможно, американцы умышленно провоцировали китайскую сторону на решительные действия, надеясь преподать им урок и сделать более осторожными в военной поддержке ДРВ. Но урок не оказался поучительным: в начале боя экипажу лейтенанта Мэрфи действительно удалось повредить ракетой один из МиГов (который, однако, не был сбит, а благополучно вернулся на базу и в дальнейшем был вновь введен в строй). Другой "Фантом", выпустив ракету "Сайдуиндер" по еще одному китайскому истребителю, по ошибке поразил F-4B, пилотируемый Мэрфи, и отправил его на дно Тонкинского залива.
12 мая двенадцать F-4B вторглись в воздушное пространство провинции Юньнань (юго-западный Китай) и сбили один J-5, выполнявший, по китайской версии, "тренировочный" полет. В ответ на протест КНР американцы объявили, что МиГ был уничтожен над территорией ДРВ, в зоне боевых действий (проверить этот факт, впрочем, никто не пытался).
4 июня звено МиГ-17Ф над городом Ву-Бан атаковало тройку F-4B. Один "Фантом" уклонился от схватки и, дымя двигателями, работавшими на "максимале", ушел на восток. Два других американских самолета втянулись в ближний бой на виражах, где более маневренные МиГи имели преимущества, и вьетнамцы не замедлили этим воспользоваться. После разворота на 180 градусов ведущий вьетнамского звена с дистанции 1000-1200 м открыл огонь по одной из американских машин. Вскоре он сблизился с противником на 700 м и вновь открыл огонь. F-4B, стремясь выйти из-под обстрела, энергично маневрировал по высоте и курсу. Второй американский истребитель, следовавший за своим ведущим, предпринял отчаянную попытку выручить командира, пытаясь сзади, с дистанции 400-500 м, "достать" МиГ (задача совершенно невыполнимая, так как минимальная разрешенная дальность пуска ракет AIM-9B "Сайдуиндер" значительно больше). Ведомый МиГ-17 открыл заградительный огонь из пушек, и второй американский истребитель был вынужден выйти из-под обстрела, выполнив разворот со снижением. За ним сразу же последовал и первый F-4B, получивший несколько повреждений (по сведениям вьетнамского командования, этому "Фантому" не удалось достичь своего аэродрома, и он упал на территории Лаоса).
Следующий воздушный бой с участием "Фантомов" произошел 17 июня над городом Нинь-Бинь. В ходе него четыре МиГ-17Ф атаковали противника с задней полусферы с дистанции 100- 600 м. Им удалось сбить два F-4B, , при этом американцы не проявили особой активности и довольно беспорядочно вышли из боя. Вьетнамцы потерь не понесли, хотя их боевой порядок также был нарушен, а управление звеном утеряно. При возвращении на аэродром два вьетнамских летчика вынуждены были катапультироваться из-за полного расхода топлива, а один МиГ-17 совершил вынужденную посадку на аэродроме Хайфон.
В тот же день открыли свой боевой счет и "Фантомы": F-48, стартовавший с палубы авианосца "Мидуэй", сбил над Хайфоном истребитель МиГ-17. 10 июля 1965 года первую победу одержал F-4C из состава ВВС США, сбив два МиГ-17.
В дальнейшем встречи в небе Северного Вьетнама МиГов и "Фантомов" стали обычным явлением.