Появление новых МиГов заставило американское командование шире привлекать "Фантомы" для сопровождения ударных самолетов, отказавшись наконец от оснащения эскортных F-4 бомбовым вооружением.

МиГ-21 обычно атаковали противника на сверхзвуковой скорости, выполняя ракетный пуск из задней полусферы и быстро отрываясь от возможного преследования. Такой тактике, требовавшей высокой подготовки летчиков и офицеров наведения наземного командного пункта, американцам трудно было что-либо противопоставить. Начали практиковаться также и совместные действия "двадцатьпервых" с МиГ-17, вытеснявшими противника с малых высот на средние, где его атаковали МиГ-21.
В 1967 году американцы сумели несколько повысить пилотажную и тактическую подготовку своих летчиков-истребителей. В боевые эскадрильи ВВС начали поступать новые самолеты F-4D, модернизированные с учетом военного опыта. 5 июня истребитель F-4D открыл боевой счет самолетов этой модификации, сбив над Ханоем МиГ-17. Качественное усиление американской истребительной авиации привело к тому, что за первое полугодие 19б7 года в ходе воздушных боев авиации ДРВ удалось сбить лишь 15 самолетов США. Однако в дальнейшем вьетнамские истребители вновь увеличили свою эффективность (сказался приобретенный боевой опыт, а также переход на новые и модернизированные типы машин - МиГ-21ПФ и МиГ-17Ф с управляемыми ракетами Р-Зс). В первое полугодие 1968 года в 40 боях вьетнамцам удалось уничтожить 25 самолетов противника. Всего на первом этапе воздушной войны, с апреля 1965 года по ноябрь 1968 года, над Вьетнамом было проведено 268 воздушных боев, в ходе которых было сбито 244 американских и 85 вьетнамских самолетов. В том числе в 4б боях потери составили 27 F-4 и 20 МиГ-21.
В мае 1968 года начались вьетнамо-американские переговоры в Париже, результатом которых явилось прекращение бомбардировок ДРВ с 1 ноября 19б8 года. В небе Вьетнама установилось относительное затишье, военные действия переместились в джунгли юга. С декабря 1968 года по апрель 1972 года произшло всего пять воздушных боев над приграничными районами ДРВ и Южного Вьетнама, в том числе четыре боя - в 1971 году (сбито по одному истребителю F-4 и МиГ-17, а также американский самолет передового авианаведения OV-10A "Бронко"). Возникшая пауза была использована обеими сторонами для качественного усиления истребительных группировок. С 19б8 года ВВС США во Вьетнаме начали получать истребители F-4E, имеющие улучшенные маневренные характеристики, встроенное пушечное вооружение и новую БРЛС. В 1970 году истребительные авиакрылья №№ Збб и 588 ВВС, размещенные на авиабазе Дананг, были практически полностью переоснащены новыми самолетами. Авианосцы ВМС США, участвовавшие в боевых действиях, получили на вооружение усовершенствованные палубные истребители F-4J. Советской стороной вьетнамским ВВС были переданы истребители МиГ-21ПФМ с подвесным пушечным контейнером ГП-9, а несколько позже - самолеты МиГ-2ШФ и МиГ-21МФЛ со встроенной пушкой ГШ-23. Кроме того, Китай в 1968-1969 годах предоставил Вьетнаму 44 истребителя J-6 (лицензионный вариант самолета МиГ-19).
Убедившись в невозможности за короткое время добиться превосходства над истребителями противника, американцы сосредоточили основные усилия на совершенствовании боевого мастерства своих летчиков. ВВС США организовали специальные курсы переподготовки по программе "Ред Флэг", в ходе которой отрабатывали воздушные бои с эскадрильями "Агрессор", оснащенными истребителями "Нортроп" F-5, имитирующими самолеты МиГ-21. Для летчиков морской авиации по инициативе капитана Фрэнка Аулта в 19б9 году также была организована "Школа истребительного вооружения ВМС", известная' как школа "Топ Ган" (знакома нам по одноименному фильму с Томом Крузом в главной роли), где в течение пяти недель происходила интенсивная подготовка летчиков в условиях, максимально приближенных к боевым.
В июне 1971 года США возобновили налеты на Северный Вьетнам.
В марте-апреле 1972 года началось массированное и весьма успешное наступление вооруженных сил ДРВ на юге. Стремясь предотвратить полное военное поражение сайгонского правительства и оказать воздействие на ход переговоров в Париже, американцы усилили бомбардировки севера. Весной 1972 года США, увеличив состав авиации до 1000 боевых самолетов, провели широкомасштабную воздушную операцию "Фридом Трэйн" (9 апреля- 7 мая), в ходе которой по северовьетнамским коммуникациям и аэродромам было нанесено в общей сложности около 40 хорошо спланированных мощных бомбовых ударов, что привело к значительному сокращению столкновений между "Фантомами" и МиГами.
16 апреля два МиГ-21МФ вступили в бой с 12 "Фантомами", и оба вьетнамских самолета были сбиты.
27 апреля звено F-4 встретилось с парой МиГ-21 и в завязавшемся бою потеряло один самолет.
6 мая пара "Фантомов" перехватила два истребителя МиГ-21, пытавшихся атаковать штурмовики А-7, один МиГ удалось сбить.
В тот же день звено F-4 вступило в бой с четверкой МиГ-21, при этом по одному из МиГов было выпущено шесть ракет, однако опытный летчик сумел от них увернуться. Последовавшим затем залпом еще трех американских ракет МиГ-21 все же был поражен, но пилот благополучно катапультировался.
8 мая американцы приступили к воздушной операции "Лайнбэкер", продолжавшейся до 23 октября. Кульминацей борьбы в воздухе весной 1972 года стало 10 мая, когда авиация ДРВ выполнила 64 боевых вылета, проведя 15 воздушных боев, в которых было сбито семь "Фантомов". Тем, в свою очередь, удалось уничтожить два МиГ-21, два МиГ-17 и один J-6.
В ходе одного из боев 10 мая звено МиГ-17 поднялось по тревоге на деблокирование соседнего аэродрома. МиГи скрытно, на предельно малой высоте вышли на цель и с первой атаки сбили один "Фантом". Вторая пара звена втянулась в маневренный воздушный бой с четверкой F-4, закончившийся потерей одного МиГ-17. Однако вовлечение "Фантомов" в воздушную "карусель" позволило вьетнамцам поднять в воздух с блокированного аэродрома два МиГ-21, которые с горки на высоте 2 км атаковали такое же количество F-4 и сбили оба "Фантома" всего лишь двумя ракетами Р-Зс.
11 мая два МиГ-21, игравшие роль "приманки", вывели четверку F-4 на двух барражировавших на малой высоте МиГ-21. МиГи стремительно атаковали "Фантомов" и тремя ракетами сбили два самолета противника.
13 июня звено МиГ-21 перехватило группу "Фантомов". Вклинившись в боевой порядок американцев, два вьетнамских истребителя вызвали у противника панику: "Фантомы" нарушили строй и начали беспорядочно маневрировать. В это время вторая пара МиГов произвела ракетную атаку и сбила два F-4.
18 мая вьетнамская авиация совершила 26 боевых вылетов и провела восемь воздушных боев, стоивших американцам четырех "Фантомов". Вьетнамские истребители в тот день потерь не понесли. Во время одного из боев два МиГ-21 перехватили звено "Фантомов". Ведущий вьетнамской пары, капитан Игы, с полупереворота атаковал и сбил F-4 одной ракетой.
Летом 1972 года интенсивность воздушных боев пошла на убыль, столкновения в воздухе приобрели эпизодический характер. Так, 12 июня звено "Фантомов" провело бой с двумя МиГ-21 и потеряло один самолет. На следующий день произошло еще два воздушных боя, стоивших американцам еще двух F-4 (вьетнамская сторона потерь не понесла).

В результате "воздушного наступления", предпринятого американцами весной и летом 1972 года, к осени на театре боевых действий 360 тактическим истребителям ВВС США и 96 истребителям ВМС, большую часть которых составляли "Фантомы" последних модификаций, противостояло лишь 187 истребителей ДРВ (МиГ-17, МиГ-21 J-6). Надо отметить, что из этого числа только 71 самолет (в том числе 31 МиГ-21) являлся боеспособным.
В сентябре 1972 года произошел единственный воздушный бой, в котором с вьетнамской стороны против "Фантомов" действовал советский летчик. На двухместном учебно-тренировочном самолете МиГ-21УС, не имевшем вооружения, вьетнамский летчик-истребитель и советский инструктор отрабатывали технику пилотирования. На удалении 8 км от своего аэродрома они получили предупреждение о приближении на малой высоте звена "Фантомов". К этому времени в баках МиГа оставалось лишь 800 литров топлива. Стремясь выйти из-под удара, летчик-истребитель выполнил бочку со скольжением, чем сорвал атаку первой американской пары. Затем МиГ-21УС был дважды атакован самолетами второй пары противника, однако на форсированном вираже он вновь ушел из-под удара, и ракеты прошли мимо. Третья атака американцев также оказалась безрезультатной, но энергичное маневрирование МиГа у самой земли с включенной форсажной камерой съело последние остатки топлива, и экипаж принял единственно верное решение - катапультироваться. Во время набора высоты двигатель самолета неожиданно остановился, и в этот момент в МиГ попала ракета, выпущенная с F-4. К счастью, экипажу удалось благополучно приземлиться на парашютах.
В декабре американцы приступили к осуществлению последней широкомасштабной операции "Лайнбэкер-2", направленной на то, чтобы выторговать на переговорах в Париже определенные условия. В ходе операции планировалось дальнейшее разрушение инфраструктуры Северного Вьетнама и выведение из строя его военных объектов с помощью массированных ударов с воздуха с привлечением большого числа стратегических бомбардировщиков Боинг В-52.
Однако подготовку столь мощного удара, как "Лайнбэкер-2", не удалось провести незаметно, и это дало возможность вьетнамской стороне разработать ряд контрмер. Сюрпризом для американцев явилось использование МиГ-21 с замаскированных площадок подскока, куда самолеты доставлялись на внешней подвеске тяжелых вертолетов Ми-6, а стартовали с помощью пороховых ускорителей.
За 12 суток операции "Лайнбэкер-2" (18-29 декабря) в ходе восьми воздушных боев было сбито семь американских самолетов (в том числе четыре "Фантома") и три вьетнамских МиГ-21. При этом "двадцать первые" старались не ввязываться в схватки на виражах, а после выполнения перехвата на "сверхзвуке" (вне зависимости от результата) быстро оставляли поле боя. Однако, вынужденные в ряде случаев все же втягиваться в "собачью свалку", истребители МиГ-21 сохраняли на средних высотах преимущество над модернизированными F-4E и F-4J, утрачивая его лишь у земли.
22 декабря 1972 года на перехват американцев было поднято два МиГ-21, один из которых был сбит "Фантомом". 23 декабря в воздух поднялись четыре МиГ-21, сбившие один F-4. 27 декабря вьетнамская истребительная авиация вновь вступила в бой с американскими самолетами, уничтожив два "Фантома". 28 декабря с аэродрома Ной-Бай на перехват группы американских самолетов, обнаруженных радиолокационными постами, взлетели два дежурных МиГ-21. Когда сблизились с противником на малой высоте (300 м) и получили команды наведения с земли, через две минуты после взлета вьетнамцы включили форсаж и перевели свои машины в режим набора высоты. Во время последовавшего затем разворота с перестроением ведомый визуально обнаружил на удалении около восьми километров звено "Фантомов" и запросил у ведущего разрешение атаковать. Американцы поздно заметили появление противника и не успели с началом оборонительного маневра, в результате один F-4 был сбит ракетой. После выполнения атаки ведомый начал пристраиваться к ведущему, в этот момент командир вьетнамской пары заметил еще два "Фантома". Энергичным маневром он нарушил боевой порядок американцев и "отсек" своего ведомого, которого в это время потерял из виду, от самолетов противника. Завязалось два отдельных маневренных боя. Ведущему МиГу удалось оторваться от F-4, резко уйдя к земле, а ведомый, вертясь на виражах, подбил еще один "Фантом", однако при попытке выйти из боя его самолет был поврежден осколками американской ракеты, разорвавшейся в нескольких метрах от фюзеляжа. Вьетнамский летчик благополучно катапультировался.
Во время налетов тяжелых бомбардировщиков В-52 на Ханой F-4 несколько раз играли роль ложных целей: звено F-4, имевшее хорошую групповую слетанность, шло плотным строем. Судя по показаниям вьетнамских радаров, полет представлял собой одну большую цель класса "бомбардировщик". Пока на мнимый В-52 наводили перехватчики. цель исчезала в воздухе, разделившись на четыре самолета, которые сами контратаковали вьетнамские истребители.
Всего в 1972 году между американскими и вьетнамскими самолетами произошел 201 воздушный бой, в результате было потеряно 54 вьетнамских истребителя (в том числе 36 МиГ-21, и один МиГ-21УС) и 90 американских машин (в том числе 74 истребителя F-4 и два разведчика RF-4C. Таким образом, МиГ-21 уничтожили б7 самолетов противника).
Последняя победа в ходе вьетнамской войны (по американским данным- 197-я по счету) была одержана "Фантомом" 12 января 1973 года. F-4J (командир - лейтенант Виктор Ковале-ски), взлетевший с палубы авианосца "Мидуэй", ракетой "Сайдуиндер" сбил истребитель МиГ-17. По иронии судьбы F-4J Виктора Ковалески стал также последним "Фантомом", сбитым в небе Вьетнама два дня спустя (летчику и оператору удалось спастись).
27 января 1973 года США объявили о выводе войск из Вьетнама, фактически признав свое поражение в этой войне.
Война породила своих героев. Наиболее результативным экипажем "Фантома" во Вьетнаме стали летчик С. Ричи и оператор Ч. Бельвью, сбившие по пять МиГов (кроме того, еще один самолет Ч. Бельвью сбил с другим летчиком). Своеобразным рекордсменом среди вьетнамцев явился летчик Ха Ван Тьюк, вступивший на своем МиГ-21 в бой с 36 самолетами противника и сбивший при этом самолет командира американского истребительного авиакрыла полковника Д. Фолина.
Следует признать, что соперничество МиГов и "Фантомов" во вьетнамском небе завершилось в целом поражением американской машины: истребителям F-4 за весь период боевых действий с 1966 по 1972 год удалось сбить 54 самолета МиГ-21, за этот же период "двадцать первые" уничтожили 103 "Фантома". Кроме того, потеря одного американского самолета, как правило, приводила к гибели или пленению двух членов экипажа. К тому же "Фантом" обходился американским налогоплательщикам в сумму, в несколько раз превышающую стоимость одного МиГ-21.