Khoảng 10 giờ ngày 16 tháng 2 năm 1965 (tính theo giờ Việt Nam), trong lúc lái một chiếc máy bay tải thương UH-1B bay dọc đường số 1 ven biển từ Quy Nhơn về Nha Trang, Trung úy James S. Bowers của Quân đội Mỹ phát hiện "một mỏm đá lạ nhô ra trên vách núi phía tây Vũng Rô" mà những ngày trước chưa có. Ngay lập tức, trung úy James báo cáo những gì nhìn thấy cho Harvey P. Rodgers - Thiếu tá Hải quân Mỹ, Cố vấn cấp cao Bộ tư lệnh Vùng II chiến thuật đóng tại Nha Trang[8]. Harvey báo lại cho Thiếu tá Hồ Văn Kỳ Thoại - Tư lệnh Quân chủng Hải quân khu vực Duyên hải Nam Trung Bộ của Việt Nam Cộng hòa.[9] Một tiếng sau, ông Thoại điều một số máy bay trinh sát đến khu vực Vũng Rô chụp ảnh và xác minh nghi ngờ.

Đến 14 giờ cùng ngày, 2 máy bay A-1 Skyraider của Không lực Việt Nam Cộng hòa bắn phá bãi Môn bằng tên lửa Rocket (tài liệu Lữ đoàn 125 viết thả bom xăng), cây lá ngụy trang cháy rụi và tàu tàu C-143 bị lộ. Chi huy trưởng đội du kích K.60 - Hồ Thanh Bình lệnh cho hai khẩu DShK-38 ở bãi lau nhả đạn 12,7mm vào các máy bay. Thủy thủ tàu và bộ binh dưới bến bắn trả binh lính Việt Nam Cộng hòa trên đồn Đèo Cả tràn xuống, thuyền trưởng Lê Văn Thêm bị thương.

Thống nhất cuộc họp lúc 16 giờ, nhằm xóa bỏ dấu vết và không để tàu bị Quân đội Việt Nam Cộng hòa chiếm dụng, Nguyễn Long An và một thủy thủ khác được ban chỉ huy lệnh xuống tàu đánh bộc phá 500 ki-lô-gam thuốc nổ. Tuy nhiên, do không tiếp cận được khoang máy nên phương án thất bại, 2 người bơi lại vào bờ.

Đêm ngày 16 tháng 2 năm 1965, Không lực Việt Nam Cộng hòa thả pháo sáng khu Vũng Rô.

Ngày 17 tháng 2 năm 1965, tướng Nguyễn Phúc Vĩnh Lộc chỉ huy Trung đoàn 46 Việt Nam Cộng hòa tấn công bãi Bàng và bãi Chính của khu Vũng Rô. Tối cùng ngày, Ban chỉ huy bến Vũng Rô cử một tiểu đội Công binh xuống và dùng 01 tấn thuốc nổ để phá hủy tàu C-143. Tuy nhiên sau khi giật nổ, tàu không tan xác mà chỉ xẻ làm đôi[10].

Từ ngày 18 đến ngày 24 tháng 2 năm 1965, hai bên tham chiến tiếp tục giao tranh. Phía Việt Nam Cộng hòa triển khai kế hoạch đánh từ trên cao xuống nhằm siết chặt vòng vây. Đêm ngày 24, quân lực hai bên chênh lệch, phía Quân Giải phóng miền Nam dùng mìn hủy các hang đá chứa khí tài, đồng thời phá vòng vây rồi rút về dãy Trường Sơn, theo đường 559 trở lại miền Bắc.[11]