Trong mùa hè 1959, Pathet Lào bắt đầu tấn công ở các tỉnh phía Bắc. Quân đội Nhân dân Việt Nam cũng tham gia vào cuộc tấn công này với quân số khoảng 3-5 tiểu đoàn. Chính phủ Lào đã ra kháng nghị với Liên Hiệp Quốc về cuộc xâm lược của người láng giềng Việt Nam Dân chủ Cộng hòa. Theo Bernard Falls thì còn có cả quân đội Trung Quốc của Bành Đức Hoài và họ đã chiếm luôn 1 vị trí của quân Lào[12] Lãnh đạo Liên Xô Nikita Khrushchyov thì đinh ninh rằng Lào sẽ "rụng vào tay ông" như một quả cà chua chín[13].

Quốc vương Sisavang Vong băng hà năm 1959. Thái tử Sisavang Vatthana lên kế vị. Nội các Sananikone được Mỹ giúp đỡ chủ trương nền chính trị "bài Cộng triệt để", công khai chống Việt Nam Dân chủ Cộng hòa. Đến năm 1960, Đại úy Kong Le (phe trung lập) được sự hậu thuẫn của quân đội tiến hành đảo chính đưa Souvanna Phouma trở lại ghế Thủ tướng. Phe hữu do Phoumi Nosavan cầm đầu được yểm trợ bởi Thái Lan và Hoa Kỳ, đưa quân từ Savannakhet về chiếm Vientiane, lập chính phủ Boun Oum. Trong lúc đó chính phủ Souvanna Phouma lại được Neo Lào Hak Xat, Pháp, Anh, Liên Xô, Trung Hoa, Việt Nam Dân chủ Cộng hòa và nhiều quốc gia khác ủng hộ. Quân đội Chính phủ (trung lập) liên kết với Pathet Lào được sự ủng hộ của Việt Nam Dân chủ cộng hòa chống lại quân đội phái hữu với ủng hộ của Mỹ và Thái Lan.

Tháng 4 năm 1961, Hoa Kỳ và Liên Xô dàn xếp một cuộc ngừng bắn và triệu tập Hội nghị tại Genève để giải quyết xung đột. Ngày 23 tháng 7 năm 1962, 2 bên thỏa thuận một chính phủ liên hiệp trung lập sẽ lãnh đạo Lào. Các nước ký kết cam kết tôn trọng một nước Lào trung lập.

Một trong những điều kiện cơ bản của Hiệp định này là các nước phải rút hết quân ra khỏi Lào. Không quân Liên Xô rút lui, quân Mỹ cũng rút, kể cả các lực lượng Đặc biệt, cố vấn bán quân sự và nhân viên tình báo[13]. Chỉ có Quân đội Nhân dân Việt Nam để lại 7.000 quân, phần lớn ở Bắc Lào, nơi các thanh tra Quốc tế khó tới được. Theo William Colby, Việt Nam Dân chủ Cộng hòa báo cáo với Ủy ban là họ đã cho hồi hương "bốn mươi binh sĩ" có ở Lào.[13]

Ngày 19 tháng 4 năm 1964, phe hữu được Mỹ ủng hộ đảo chính. Chính phủ liên hiệp lần hai tan vỡ. Lần nầy Mỹ trực tiếp nhúng tay vào với dụng ý dùng Lào làm áp lực với Hà Nội, đồng thời diệt Mặt trận Yêu nước Lào vì cái "tội" đã bảo vệ đường mòn Hồ Chí Minh cho Hà Nội tiếp vận quân đội nhân dân Việt Nam chi viện cho quân Giải phóng miền Nam Việt Nam.

Sườn phía Đông của Lào là địa bàn của những người Hmông nằm trong vùng do Pathet Lào kiểm soát. Người Mỹ trong khi viện trợ quần áo, lương thực và nhu yếu phẩm cho họ cũng đã tuyển mộ những người này vào những đội quân du kích bí mật với Vàng Pao là người đứng đầu, có nhiệm vụ chống Quân đội Nhân dân Việt Nam ở Bắc Lào. Sau 1964, khi Hoa Kỳ can thiệp mạnh hơn vào Đông Nam Á thì họ được trang bị chính quy hơn, vũ khí cũng tốt hơn. Lực lượng này được huấn luyện cách phối hợp giữa các lực lượng của họ với người Thái và người Mỹ trong các hoạt động chiến đấu.[14]

Trong vòng 10 năm, vị trí của chính phủ Lào được giữ nguyên còn Việt Nam Dân chủ Cộng hòa thì đã đổ vào đây từ 7.000 người lên tới 70.000 người chỉ với nhiệm vụ bảo vệ tuyến đường chi viện cho chiến trường miền Nam Việt Nam nằm trên lãnh thổ Vương quốc Lào. Trong khi đó, theo đánh giá của William Colby, họ bị quân Vàng Pao tập kích, phục kích khắp nơi, cuối cùng, phải nhờ ưu thế về lực lượng và chi viện của Mỹ giảm đi, Việt Nam Dân chủ Cộng hòa mới thắng thế.[15] Tuy nhiên, các tài liệu của phía Việt Nam Dân chủ Cộng hòa và lời kể của các cựu chiến binh lại cho thấy rằng họ đã tiến hành các cuộc truy quét tiêu diệt quân Vàng Pao và giành được nhiều thắng lợi, dẫn đến sự suy yếu của quân Vàng Pao, tuyến đường Trường Sơn được giữ vững và còn ngày càng mở rộng. Ngay cả chiến dịch Lam Sơn 719 do Quân lực Việt Nam Cộng hòa phát động năm 1971 cũng phải chuốc lấy thất bại thảm hại.