Ngay từ trước khi chiến dịch Sấm Rền bắt đầu, các chính phủ VNDCCH đã biết cái gì đang đến. Tháng 2 năm 1965, họ đã ra hướng dẫn cho quân đội và nhân dân "đảm bảo giao thông liên lạc và chuẩn bị cho sự tàn phá trên toàn đất nước, trong đó có cả Hà Nội và Hải Phòng."[41] Hà Nội tuyên bố "một cuộc chiến tranh nhân dân chống lại cuộc đánh phá trên không... mỗi công dân là một người lính, mỗi làng xóm, phố phường, nhà máy là một pháo đài trên mặt trận chống Mỹ."[42] Tất cả, trừ những gì "thật sự thiết yếu đối với đời sống thủ đô", đều được sơ tán về nông thôn. Đến năm 1967, dân số Hà Nội đã giảm xuống còn một nửa.[43]

Do việc chiếm ưu thế so với quân đội Mỹ là một điều không tưởng, lãnh đạo miền Bắc quyết định áp dụng một chính sách khước từ không gian (air deniability), tập trung bảo vệ các khu vực quan trọng thay vì dàn mỏng lực lượng khắp lãnh thổ. Đầu chiến dịch, VNDCCH sở hữu khoảng 1500 vũ khí phòng không, hầu hết là pháo cao xạ hạng nhẹ 37 và 57mm. Nhưng trong vòng 1 năm, Mỹ ước tính số lượng này đã lên tới trên 5.000 súng, trong đó có các pháo cỡ 85 và 100mm định hướng bằng radar.[44] Con số ước lượng này sau đó được cho là quá cao và được xác định lại, giảm từ 7.000 vào đầu năm 1967 xuống còn dưới 1.000 vào năm 1972.[45] Dân quân ở các địa phương có nhiệm vụ bắn trả máy bay Mỹ bằng mọi loại vũ khí có được, từ súng 12,7 ly cho tới súng trường bộ binh, cũng tạo nên mối đe dọa đối với máy bay Mỹ khi chúng bay thấp hoặc bổ nhào ném bom (đã có nhiều trường hợp máy bay Mỹ bị bắn hạ bởi vũ khí cá nhân của dân quân[46]). Trong chiến dịch Sấm Rền, 80% thiệt hại của Mỹ về máy bay là do hỏa lực phòng không.[47]

Hỗ trợ hỏa lực pháo phòng không là các máy bay tiêm kích của Không quân Nhân dân Việt Nam, lực lượng mà ban đầu chỉ có 53 máy bay MiG-15 và MiG-17 Fresco.[44] Tuy bị người Mỹ coi là quá cổ lỗ khi so sánh với các máy bay phản lực siêu thanh của họ, Không quân Nhân dân Việt Nam đã sử dụng các chiến thuật hợp lý để biến các điểm yếu của máy bay họ thành các thế mạnh. Các máy bay này có tốc độ đủ cao cho các hoạt động phục kích "đánh và chạy", và cũng cơ động đủ để gây sốc cho cộng đồng phi công chiến đấu Mỹ khi bắn hạ các máy bay F-8 Crusader và F-105 Thần sấm cao cấp hơn nhiều. Phi công Mỹ sau đó đã phải nhanh chóng phát triển chiến thuật mới. Máy bay F-4 Con ma trang bị tên lửa trở thành cơ sở chiến đấu chính của Mỹ.

Chỉ riêng sự xuất hiện của máy bay MiG thường cũng đủ hoàn thành nhiệm vụ của họ bằng cách buộc các phi công Mỹ phải vứt bom xuống biển cho nhẹ để còn tự bảo vệ.[48] Năm 1966, loại MiG-21 Fishbed hiện đại hơn do Liên Xô chế tạo, loại có thể chiến đấu ngang sức hơn đối với máy bay Mỹ, đã tham gia cùng MiG-17 và MiG-19. Đến năm 1967, Không quân Nhân dân Việt Nam đã có một lực lượng gồm 100 máy bay, nhiều chiếc trong số đó đặt tại các sân bay Trung Quốc và nằm ngoài tầm với của các cuộc không kích của Mỹ.[49]

Để tránh thiệt hại, nền kinh tế miền Bắc được phân tán. Các nhà máy lớn vốn nằm tại các khu vực tập trung đông dân ở đồng bằng sông Hồng, được chia nhỏ và phân tán vào các hang núi và các làng nhỏ trên khắp vùng nông thôn. Tại vùng cán xoong bị ném bom ác liệt ở miền Trung, có nơi cả làng chuyển vào sống trong các hệ thống hầm ngầm. Tình trạng thiếu thực phẩm trở nên lan rộng, đặc biệt ở các vùng đô thị, khi nông dân vào bộ đội hoặc tình nguyện phục vụ khắc phục thiệt hại do các trận bom.[50] Khi hệ thống giao thông bị đánh phá, cầu gãy được sửa hoặc thay thế bằng các khúc sông cạn, phà, hoặc cầu phao, ngầm. Hệ thống này đã chứng tỏ tính bền vững, dễ sửa, và gần như không thể dập tắt.[51]

Nguồn tài nguyên lớn nhất của miền Bắc là nhân dân, những người dân được đốt lửa bằng nhiệt tình dân tộc. Trong năm 1965, 97.000 người đã tình nguyện làm việc cả ngày để khắc phục các thiệt hại do bom Mỹ. Từ 370.000 đến 500.000 người khác làm việc nửa ngày.[52] Khi đường giao thông bị đánh phá, các đoàn tàu hỏa chở hàng được chia nhỏ và chỉ chạy đêm. Người dân tham gia vận chuyển hàng bằng thuyền, xe đạp thồ, xe ba gác, hoặc gùi trên lưng để giữ luồng hàng ra chiến trường. Họ được cổ vũ bởi các khẩu hiệu như "Mỗi cân hàng... là một viên đạn bắn vào đầu những tên giặc lái Mỹ."[53]