Sau khi có Hiệp ước hữu nghị và hợp tác giữa Cộng hoà Xã hội chủ nghĩa Việt Nam và Liên bang Cộng hoà Xã hội chủ nghĩa Xô Viết, Liên Xô một mặt đưa Hải quân và Không quân tới đóng và hoạt động ở quân cảng Cam Ranh, lập cầu hàng không vận chuyển vũ khí và phương tiện chiến đấu cho Việt Nam, một mặt thiết lập đoàn cố vấn quân sự từ cấp sư đoàn bộ binh và trung đoàn binh, quân chủng kỹ thuật trở lên. Liên Xô cũng yêu cầu Việt Nam bỏ cơ chế Đảng ủy trong Quân đội, đồng thời đưa cả 19 sư đoàn bộ binh lên áp sát biên giới Việt-Trung. Họ còn đề nghị Việt Nam thành lập Quân đoàn thứ 10 nâng quân số thường trực của Việt Nam lên tới một triệu sáu trăm ngàn. Tuy nhiên Việt Nam từ chối những yêu cầu này và không cho phép Liên Xô đưa đầu đạn hạt nhân vào cảng Cam Ranh.[16]

Tương phản với quan hệ ngoại giao và thương mại, hợp tác quân sự giữa hai nước đã đi xuống kể từ sau khi Liên Xô tan rã[15]. Hải quân Liên Xô đã duy trì hiện diện quân sự tại căn cứ ở vịnh Cam Ranh (được Mỹ xây dựng và chuyển giao cho Hải quân Việt Nam Cộng hòa trước khi quân đội miền Bắc giành được năm 1975). Trước năm 1987, căn cứ này đã được mở rộng ra gấp 4 lần kích thước ban đầu của nó, được cho là để gìn giữ hòa bình cho khu vực Đông Nam Á, điều này trái ngược với thông tin tình báo của Hạm đội Thái Bình Dương Hoa Kỳ.

Các nhà phân tích cho rằng phía Việt Nam nhìn nhận sự có mặt của Liên Xô là đối trọng chống lại bất kỳ mối đe dọa tiềm tàng nào từ phía Trung Quốc. Liên Xô và Việt Nam luôn chính thức phủ nhận bất kỳ sự hiện diện quân sự nào ở đây[17]. Tuy nhiên, vào đầu năm 1988, ngoại trưởng Liên Xô khi đó Eduard Shevardnadze đã thảo luận về khả năng rút quân khỏi vịnh Cam Ranh và sự cắt giảm quân đội cụ thể đã được thi hành vào năm 1990.[18][19] Nga bắt đầu rút nốt số quân ít ỏi còn lại vào năm 2002. Sau 25 năm quan hệ Việt - Nga, đã nâng lên một tầm cao mới của sự gắn bó hai nước. Với những hợp tác không ngừng củng cố, về tất cả các lĩnh vực. Hai bên đã bày tỏ sự tin tưởng trên mối quan hệ và đối tác chiến lược toàn diện Việt - Nga. Ngày càng phát triển vì lợi ích của hai dân tộc hòa bình trên thế giới.[20]

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, Việt Nam trở thành đối tác quốc phòng quan trọng của Nga, thể hiện qua hầu hết các khí tài quân sự hiện đại của Việt Nam đều nhập từ Nga, một phần do lệnh cấm vận của Mỹ đối với Việt Nam (trước năm 2016).