Trên thực tế, đường giới tuyến quân sự tạm thời được quy hoạch từ Cửa Tùng lên đến Bến Tắt[12]. Khu phi quân sự rộng hẹp không đều nhau, từ 2,5 đến 6 km tùy từng nơi, nhằm đảm bảo không chia cắt xóm làng[13]. Cả hai bên đều đóng các đồn cảnh sát giới tuyến dọc theo tuyến quy hoạch này.

Giới tuyến quân sự tạm thời được phân định sau ngày 25 tháng 8 năm 1954, khi toàn bộ quân Pháp rút về phía Nam sông Bến Hải và việc kiểm soát ra vào Khu phi quân sự, qua lại giới tuyến bắt đầu từ ngày 21 tháng 2 năm 1955. Từ đó, nơi này trở thành một biên giới chia cắt Việt Nam suốt trong hơn 10 năm.

Dù hết sức nỗ lực ngăn chặn, chính quyền Việt Nam Cộng hòa vẫn không thể cản được ý chí thống nhất đất nước của những người Cộng sản. Tháng 10 năm 1967, trước áp lực của Quân đội Nhân dân Việt Nam và Quân Giải phóng miền Nam, toàn bộ các đồn cảnh sát Sài Gòn bỏ chạy và quận Trung Lương bị chính quyền Việt Nam Cộng hòa ra Nghị định giải tán. Đường giới tuyến quân sự tạm thời chia cắt Việt Nam tại sông Hiền Lương được xóa bỏ[13]. Từ tháng 6 năm 1969, vùng này nằm dưới sự kiểm soát của Chính phủ Cách mạng Lâm thời Cộng hòa miền Nam Việt Nam cho đến hết năm 1975. Ngày 3 tháng 7 năm 1976, Quốc hội Việt Nam thống nhất họp phiên đầu tiên, chính thức xóa bỏ sự tồn tại của khu phi quân sự vĩ tuyến 17.

Ngày nay, vùng V-DMZ ngày xưa hầu như không còn dấu tích gì của sự chia cắt. Chỉ còn một số di tích cũ được nhà nước Việt Nam chú trọng phục dựng hoặc tôn tạo để phục vụ cho công tác bảo tồn và khai thác du lịch.