Chiến công đầu tiên của Không quân Nhân dân Việt Nam do Trung đoàn không quân vận tải 919 lập. Đêm 15 tháng 2 năm 1965, chiếc máy bay T28 (thu được do một phi công phản chiến hạ cánh xuống sân bay Bạch Mai) do Nguyễn Văn Ba làm lái chính, Lê Tiến Phước làm lái phụ bắn rơi tại chỗ một chiếc máy bay C123 của Mỹ gần biên giới Việt - Lào. Nguyễn Văn Ba đã được tuyên dương Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân vào tháng 8 năm 1995.

Trận không chiến đầu tiên của MiG-17 là vào ngày 3 tháng 4 năm 1965, tại trận đánh bảo vệ cầu Đò Lèn, Thanh Hóa với phi đội 4 chiếc MiG-17 đã tấn công vào đội hình máy bay A4D và F8 mang bom của Hải quân Hoa Kỳ. Hai chiếc F-8 Crusaders đã bị bắn trúng nhưng không rơi tại chỗ mà cố chạy được ra biển. Ba chiếc MiG-17 về hạ cánh an toàn, một chiếc của phi đội trưởng Phạm Ngọc Lan hết dầu phải hạ cánh xuống bãi sông Đuống.[27]

Trận đánh tiếp theo diễn ra ngay hôm sau với 3 phi đội cất cánh, trong đó có 2 phi đội nghi binh và bảo vệ, một phi đội công kích thẳng vào tốp F-105 mang bom tấn công cầu Hàm Rồng, Thanh Hóa do Thiếu tá Frank Bennett làm dẫn đầu. Phía Mỹ có 2 chiếc F-105 bị MiG-17 bắn trúng. Chiếc do Đại úy James Magnusson lái rơi trên đường thoát ra biển, chiếc do Thiếu tá Frank Bennett rơi khi hạ cánh khẩn cấp xuống sân bay Đà Nẵng. Cả hai phi công đều chết. Phía Không quân Việt Nam mất 3 chiếc MiG. Một chiếc do Lê Minh Huân lái rơi gần bờ biển Sầm Sơn, gần xác chiếc F-105 do chính anh bắn hạ. Hai chiếc còn lại, do Phạm Giấy và Trần Nguyên Năm lái, bị rơi ở gần khu vực cầu Hàm Rồng. Cả ba chiếc đều không có ghi nhận nào bị bắn rơi từ phía Mỹ, có khả năng bị chính súng phòng không của Việt Nam bắn rơi. Một chiếc duy nhất còn lại, do phi đội trưởng Trần Hanh lái và cũng là chiếc đã bắn hạ Thiếu tá Frank Bennett, hết dầu và hỏng la bàn nên phải hạ cánh xuống lòng một con suối cạn thuộc bản Ké Tằm, huyện Quỳ Châu, tỉnh Nghệ An.[28]

Chiến công đầu tiên của MiG-21 là bắn rơi máy bay do thám không người lái Ryan Firebee của phi công Nguyễn Hồng Nhị vào ngày 4 tháng 3 năm 1966.

Không quân Việt Nam ghi nhận có 3 trường hợp MiG-21 tấn công pháo đài bay B-52 và họ tự hào là lực lượng không quân duy nhất trên thế giới tấn công trực tiếp được loại máy bay này thời bấy giờ. Trường hợp đầu tiên do phi công Vũ Đình Rạng bắn trúng B-52 ngày 20 tháng 11 năm 1971. Chiếc B-52 bị hư hỏng nặng, phải hạ cánh khẩn cấp xuống sân bay Nakhom-Phanom, Thái Lan. Trường hợp thứ hai được phía Việt Nam ghi nhận là do Phạm Tuân bắn rơi tại chỗ vào ngày 27 tháng 12 năm 1972. Trường hợp thứ ba diễn ra ngay vào ngày hôm sau, 28 tháng 12 năm 1972, được ghi nhận do phi công Vũ Xuân Thiều thực hiện. Một số bài báo viết rằng sau khi đã phóng đi cả hai quả tên lửa mà không hạ được B-52, Vũ Xuân Thiều đã lao máy bay của mình vào hạ B-52 theo lối đánh cảm tử. Tuy nhiên, nhiều tài liệu lịch sử của Phòng không và Không quân nhân dân Việt Nam xác định do bắn B-52 ở cự ly quá gần nên máy bay của Vũ Xuân Thiều bị các mảnh nổ của B-52 văng ra, bốc cháy và rơi cách chiếc B-52 bị anh hạ khoảng 1 km tại Phù Yên, Sơn La.[29][30][31] Về phía Mỹ, các tài liệu không thừa nhận có bất cứ chiếc B-52 nào bị bắn rơi trong đêm 28 tháng 12. Ngược lại, họ cho rằng Vũ Xuân Thiều đã bị bắn rơi trước khi kịp tiếp cận B-52, bởi chiếc F-4D do Thiếu tá Harry McKee và Đại úy John Dubler điều khiển.[32]

Trận không chiến cuối cùng giữa Không quân Việt Nam và Không quân Mỹ diễn ra vào ngày 27 tháng 12 năm 1972. Phía Việt Nam công bố, chiếc máy bay MiG-21 do phi công Trần Việt điều khiển đã bắn hạ 3 chiếc F-4. Phía Mỹ chỉ công nhận rơi 2 chiếc.