Với tinh thần cảnh giác cao, sự chuẩn bị kỹ lưỡng về mọi mặt, trong trận thử lửa đầu tiên đối đầu với không quân Mỹ, quân và dân Miền Bắc đã làm thất bại âm mưu của đế quốc Mỹ, gây tiếng vang lớn trên trường quốc tế, đồng thời để lại nhiều bài học quý giá cho quân và dân ta trong cuộc chiến tranh chống đế quốc Mỹ xâm lược.
Nhằm cứu vãn sự thất bại của chiến lược “Chiến tranh đặc biệt”, đồng thời mở rộng chiến tranh phá hoại ra miền Bắc hòng ngăn chặn sự chi viện của miền Bắc cho cách mạng miền Nam, đầu tháng 8/1964, đế quốc Mỹ dựng lên “sự kiện Vịnh Bắc Bộ”. Trưa 5/8 (giờ Hà Nội), Tổng thống Giôn xơn ra lệnh cho lực lượng Mỹ ở Thái Bình Dương cho máy bay cất cánh đánh "trả đũa" vào một số mục tiêu ở miền Bắc. 64 lượt chiếc máy bay của không quân, hải quân từ Hạm đội 7 đã bay vào đánh phá các khu vực Vinh - Bến Thủy, Lạch Trường (Thanh Hóa), Hòn Gai (Quảng Ninh), Cảng Gianh (Quảng Bình)...
Tuy nhiên, với sự mưu trí, dũng cảm, kiên cường đánh trả, trận đánh ngày 5/8/1964, Bộ đội Phòng không - Không quân đã cùng với lực lượng Hải quân, quân và dân miền Bắc bắn rơi 8 máy bay địch; lập chiến công vẻ vang trong chống chiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ ra miền Bắc. Theo đó, tại khu vực Vinh - Bến Thủy, lực lượng của ta đã bắn rơi 2 máy bay địch. Ở Quảng Bình, 8 chiếc máy bay A-4D1 bay vào đánh phá căn cứ Hải quân ta ở cửa sông Gianh bị bộ đội Hải quân phối hợp với bộ đội Phòng không - Không quân và Trung đội dân quân xã Cảnh Dương anh dũng đánh trả và bắn rơi 1 máy bay địch.
Trên vùng trời Thanh Hóa, các lực lượng phòng không hải quân, địa phương đánh trả mãnh liệt và bắn rơi 2 chiếc máy bay địch. Ở Bãi Cháy (Quảng Ninh), lực lượng pháo cao xạ hiệp đồng chặt chẽ với các tàu hải quân đánh địch quyết liệt đã bắn rơi tại chỗ 2 máy bay địch và bắt sống 1 giặc lái Mỹ - đây là tên giặc lái Mỹ đầu tiên bị bắt sống trên miền Bắc.
Vào lúc 16 giờ 30 phút cùng ngày, địch tiếp tục sử dụng 8 chiếc máy bay cường kích hải quân vào đánh phá lần thứ 2 khu vực Vinh - Bến Thủy và cảng cửa sông Gianh. Lực lượng pháo cao xạ của ta đã kiên cường đánh trả địch và bắn rơi 1 máy bay Mỹ.
Chiến công đánh thắng trận đầu ngày 5/8/1964 có ý nghĩa quan trọng về quân sự và chính trị của quân và dân ta. Không chỉ giáng một đòn mạnh vào ý chí leo thang chiến tranh của đế quốc Mỹ, tạo khí thế, niềm tin vào vũ khí, trình độ tổ chức, chỉ huy, vào khả năng chiến đấu của bộ đội, Chiến công đánh thắng trận đầu đã khẳng định quân và dân ta hoàn toàn có khả năng đánh bại cuộc chiến tranh phá hoại bằng không quân và hải quân Mỹ; bảo vệ vững chắc miền Bắc, đẩy mạnh cuộc đấu tranh giải phóng ở miền Nam và cổ vũ mạnh mẽ khí thế đánh Mỹ, củng cố niềm tin đánh thắng đế quốc Mỹ xâm lược của quân và dân ta.
Đối với Quân đội ta và Quân chủng Phòng không - Không quân nói riêng, Chiến thắng trận đầu ngày 5/8/1964 có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng. Trong đánh trả cuộc tập kích bất ngờ của không quân địch, các lực lượng vũ trang trên miền Bắc, nòng cốt là Bộ đội Phòng không và Bộ đội Hải quân chỉ với vũ khí phòng không thông thường, súng máy, súng trường đã bắn rơi nhiều máy bay phản lực hiện đại, bắt sống giặc lái.
Sau trận đánh, khí thế đánh Mỹ, niềm tin bắn rơi máy bay Mỹ ở các đơn vị lên rất cao. Đây là tiền đề rất quan trọng giúp cho Đảng ủy, Bộ Tư lệnh Quân chủng và các cấp bồi dưỡng nâng cao ý chí chiến đấu của cán bộ, chiến sĩ; kịp thời điều chỉnh lại thế trận, rút ra nhiều bài học bổ ích. Cũng từ đây, tinh thần dám đánh và quyết thắng không quân Mỹ được phát huy mạnh mẽ trong toàn Quân chủng và các lực lượng vũ trang Miền Bắc.
Trong công cuộc xây dựng và bảo vệ Tổ quốc hiện nay, nhiệm vụ sẵn sàng chiến đấu, quản lý vùng trời, quản lý điều hành bay đặt ra yêu cầu ngày càng cao. Phát huy tinh thần Chiến thắng trận đầu ngày 5/8/1964, dưới sự lãnh đạo của Đảng, trực tiếp là Quân ủy Trung ương, Bộ Quốc phòng, Quân chủng Phòng không - Không quân đã và đang nỗ lực vượt qua mọi khó khăn, triển khai đồng bộ các giải pháp, tập trung xây dựng Quân chủng cách mạng, chính quy, tinh nhuệ, hiện đại, góp phần củng cố sức mạnh quân sự, quốc phòng, bảo vệ Tổ quốc “từ sớm, từ xa”.
Theo Thiếu tướng Hoàng Văn Lâu, Chủ nhiệm Chính trị Quân chủng Phòng không - Không quân, một trong những trọng tâm đang được Quân chùng Phòng không - Không quân đẩy mạnh là tập trung xây dựng cơ quan, đơn vị vững mạnh về chính trị, làm cơ sở vững chắc nâng cao chất lượng tổng hợp, xây dựng Quân chủng cách mạng, chính quy, tinh nhuệ, hiện đại, đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ trong tình hình mới.
Là lực lượng được Đảng, Nhà nước, Quân ủy Trung ương, Bộ Quốc phòng xây dựng tiến thẳng lên hiện đại, phát huy truyền thống vẻ vang, cán bộ, chiến sĩ các cơ quan, đơn vị luôn quán triệt sâu sắc đường lối chiến tranh nhân dân, nghệ thuật tác chiến phòng không - không quân, trong bất luận hoàn cảnh nào cũng luôn trung thành tuyệt đối với mục tiêu, lý tưởng chiến đấu, có niềm tin tất thắng vào cuộc chiến tranh chính nghĩa.
Toàn Quân chủng đang ra sức củng cố, xây dựng lực lượng phòng không ba thứ quân, hình thành hệ thống phòng không - không quân liên hoàn vững chắc, có thể đánh địch từ xa, từ nhiều hướng, nhiều độ cao, tiêu diệt được nhiều phương tiện bay, bắt sống nhiều giặc lái, làm nhụt ý chí chiến đấu của địch ngay từ trận đầu.