Từ những năm 1950, chính quyền Mỹ ngày càng can thiệp sâu vào cuộc chiến ở Đông Dương. Đến năm 1960, trước những thất bại liên tiếp ở miền Nam Việt Nam và trước sự lớn mạnh của phong trào cách mạng ở khu vực này, trong khuôn khổ Kế hoạch Staley-Taylor với mục đích bình định miền Nam Việt Nam trong vòng 18 tháng, chính phủ Mỹ được sự đồng ý của Ngô Đình Diệm đã ráo riết chuẩn bị cho việc sử dụng chất diệt cỏ và làm rụng lá cây trong Chiến tranh Việt Nam.

Chuyến bay đầu tiên phun chất khai quang dọc theo Đường 14 nằm ở phía Bắc thị xã Kon Tum do máy bay trực thăng H-34 thực hiện ngày 10 tháng 8 năm 1961. Tuy nhiên, đến ngày 30 tháng 11 năm 1961, Tổng thống John F. Kennedy mới chính thức chuẩn y kế hoạch khai quang ở chiến trường Nam Việt Nam, và phải 4 năm sau, ngày 20 tháng 9 năm 1965, Nhà Trắng mới chính thức thừa nhận việc sử dụng chất khai quang ở Việt Nam. Về phía Việt Nam Cộng hòa, khi trả lời phỏng vấn của Đài Tiếng nói Hoa Kỳ ngày 7 tháng 3 năm 1962, Ngô Đình Diệm đã tuyên bố rằng việc rải chất khai quang là phương tiện rất hiệu nghiệm để chống lại chiến tranh du kích của đối phương.

Thời gian đầu, để né tránh trách nhiệm của chính phủ Mỹ trong việc sử dụng chất diệt cỏ trong Chiến tranh Việt Nam, các máy bay của Không lực Hoa Kỳ tiến hành các phi vụ rải chất độc hóa học nhưng thân máy bay lại được sơn cờ của Việt Nam Cộng hòa, và phi công nhận được lệnh phải mặc thường phục khi bay. Chính phủ Mỹ muốn Việt Nam Cộng hòa phải nhận trách nhiệm trước những lo ngại y tế về việc sử dụng chất diệt cỏ, và đã yêu cầu Tổng thống Ngô Đình Diệm ra tuyên bố rằng các chất này không gây hại gì cho sức khỏe con người.

Cũng trong thời gian đầu (từ năm 1961 đến năm 1964), việc rải chất độc hóa học được tiến hành ở quy mô nhỏ, hạn chế ở dọc các tuyến đường giao thông và quanh các căn cứ quân sự của Mỹ và Nam Việt Nam. Đến những năm 1965 - 1969, cuộc chiến tranh do Mỹ tiến hành ở Việt Nam đã tăng vọt về quy mô và cường độ. Mục tiêu rải mở rộng ra các vùng nghi ngờ có Quân Giải phóng và các khu vực đồng ruộng ở những vùng tranh chấp.

Các cuộc phun hóa chất thường được tiến hành vào sáng sớm, khi không khí yên tĩnh hơn nên hóa chất được rải xuống đúng địa điểm cần rải mà ít chịu ảnh hưởng của gió. Đến trưa, khi nhiệt độ lên cao nhất trong ngày, hóa chất sẽ phát tác tối đa. Thông thường những chiếc máy bay rải chất độc hóa học thường bay thành phi đội gồm 2-3 chiếc. Để tránh hỏa lực từ mặt đất, khi còn xa mục tiêu, chúng thường bay rất cao. Khi tới gần mục tiêu, máy bay đột ngột hạ xuống thấp sát ngọn cây và trong vòng vài phút xả xuống mặt đất toàn bộ số lượng hóa chất qua các vòi phun được thiết kế hai bên cánh máy bay. Thông thường chất khai quang được rải xuống từ những chiêc máy bay vận tải cỡ lớn C-123 hay loại máy bay nhỏ dùng trong nông nghiệp, từ các loại xe cơ giới và cả bình xịt tay do binh lính thực hiện.

Theo tạp chí Science số ra ngày 18 tháng 8 năm 1967, Bộ Quốc phòng Mỹ tuyên bố về hóa chất diệt cỏ sử dụng ở Việt Nam đang được tăng cường. Lầu Năm Góc tuyên bố một ký kết cung cấp hóa chất diệt cỏ với 8 công ty Mỹ với tổng số tiền 57,7 triệu USD. Theo thống kê, kinh phí cho chiến dịch tăng lên từ 12,5 triệu USD trong năm 1966 lên 15,2 triệu USD trong năm 1967, và dự chi cho năm 1968 lên tới 43,4 triệu USD. Những công ty cung cấp hóa chất diệt cỏ là Dow Chemical, Diamond Alkali, Uniroyal Chemical, Thompson Chemical, Hercules, Monsato, Ansul và Thompson Hayward.[2]