Từ năm 1962, Mỹ và VNCH đã xây một căn cứ không quân - lục quân ở một thung lũng hẻo lánh ở gần khu vực biên giới Việt-Lào, có ý nghĩa chiến lược do nằm gần tuyến vận chuyển Đường mòn Trường Sơn nổi tiếng. Năm 1962, căn cứ này được Lực lượng Mũ Nồi Xanh (Green Berets) Hoa Kỳ sử dụng đầu tiên làm nơi xuất phát các phi vụ thám thính đi sâu vào vùng đất Lào. Vị trí chiến lược của Khe Sanh do đó đã gây nhiều trở ngại lớn cho sự tiếp vận từ miền Bắc vào chiến trường miền Nam.

Sau thất bại trong mùa khô 1965-1966, Robert McNamara, Bộ trưởng Quốc phòng Mỹ đã nảy ra ý định thiết lập một phòng tuyến chống xâm nhập hiện đại nhất ở bờ nam sông Bến Hải để ngăn chặn đối phương. Ý tưởng của McNamara đã được 47 nhà khoa học tài ba của nước Mỹ tổ chức nghiên cứu thực thi. Sau ba tháng nghiên cứu, hội đồng khoa học dưới sự điều khiển của McNamara đã vạch ra một kế hoạch với tham vọng lớn:

• Phòng tuyến ước tính có chiều rộng khoảng 20 km, từ nam vĩ tuyến 17 đến đường 9, chiều dài trên 100 km chạy song song với sông Bến Hải từ biển Đông đến Sê Pôn (Lào), trong đó hành lang mặt bằng xây dựng có bề ngang 500 mét sẽ được san bằng như một sân bóng để đối phương không có chỗ ẩn nấp.
• Xây dựng một hệ thống đồn bốt dày đặc, cứ khoảng 2 km có 1 tháp canh khoảng 4 km có 1 căn cứ cỡ đại đội hoặc tiểu đoàn.
• Bố trí một hệ thống công sự gồm đủ hầm hào, lô cốt kiên cố, hàng chục lớp hàng rào kẽm gai chằng chịt, xen kẽ với nhiều lớp bom mìn đủ kiểu: mìn định hướng, mìn đĩa, mìn lá, mìn Claymore, mìn chiếu sáng, lựu đạn nổ tức thì (Mỹ dự kiến sử dụng 20 triệu quả mìn và 25 triệu quả bom cỡ nhỏ). Đặc biệt phòng tuyến được trang bị phương tiện điện tử tối tân như "cây nhiệt đới", "máy thông minh", "máy phát hiện hơi người". Đây là các loại máy thu phát tiếng động tinh vi đủ cỡ 15 ngày, 3 tháng, hoặc 6 tháng thay pin một lần.

Căn cứ Khe Sanh được xác định là trung tâm của hệ thống hàng rào điện tử trên. Do đó, Khe Sanh-Quảng Trị được Mỹ xây dựng một tập đoàn phòng ngự mạnh, liên hoàn, kiên cố nhất của Mỹ ở địa đầu miền Nam Việt Nam gồm các cứ điểm Làng Vây, Chi khu quân sự Hướng Hóa, cụm cứ điểm phòng ngự sân bay Tà Cơn.

Cụm cứ điểm Tà Cơn là cái lõi của tập đoàn phòng ngự Khe Sanh của Mỹ, có chiều dài khoảng 5 km, rộng khoảng 3 km, có một đường băng dã chiến dài khoảng hơn 3.000 m đảm bảo hoạt động của máy bay C-130 Hercules và một số trực thăng vũ trang. Hệ thống công sự, vật cản được xây dựng kiên cố và liên hoàn; công sự chiến đấu bằng bê tông đúc sẵn, hố chiến đấu cá nhân có nắp bằng bao cát, một số lô cốt bằng bê tông, hầm ngầm, hệ thống giao thông hào, chiến hào liên hoàn; xung quanh bao bọc từ 6 đến 10 hàng rào dây kẽm gai các loại, các bãi mìn dày đặc, xen kẽ rải "cây nhiệt đới" (thiết bị thu tin điện tử) khắp các nơi. Tuy nhiên, phía lực lượng bắn tỉa của Việt Nam cũng thường lợi dụng lúc máy bay Mỹ chở quân đến sân bay Tà Cơn để tấn công, khiến lính Mỹ rất hoang mang với chiến thuật đánh nhanh, rút nhanh.