1964年東京灣事件後美國開始轟炸北越。 1965年4月，越南勞動黨第一書記黎筍、政府副總理兼國防部長武元甲等受胡誌明主席委托，率越南黨政軍代表團訪問中國，要求中國擴大援助規模並向越南派出支援部隊。黎筍說“我們想請一些誌願軍飛行人員、誌願軍的戰士……其他方麵的必需人員，包括公路、橋梁方麵的人員都在內。”4月8日舉行的中越兩黨會談中，中共中央副主席劉少奇代表中國方麵明確表示：援助越南進行抗美鬥爭“這是我們中國應盡的義務、中國黨應盡的義務”“我們的方針就是，凡是你們需要的我們這裏有的，我們要盡力援助你們”“你們不請我們不詓。你們請我們哪一部分我們哪一部分去。”這次會談中越雙方簽訂了向越南派出中國支援部隊的有關協議。4月12日中共中央發出關於加強備戰工作的指示，號召全黨、全軍和全國人民在思想上和工作上準備應付最嚴重的局勢發揚愛國主義和國際主義精神，盡一切可能支援越南人民的抗美救國鬥爭。為了統一組織支援越南和統一處理有關援越的涉外事宜，由中共中央、國務院和軍隊有關部門組成“中央國務院支持越南小組”，由外交部、鐵道部、交通部、郵電部、物資部、外貿部、經委、計委、對外經委、總政治部、總後勤部、海軍、空軍、鐵道兵、工程兵、總參作戰部、總參軍務部、總參裝備計劃部、總參軍交部、總參通信部等21個單位的有關負責領導組成。
人民解放軍總部機關根據中央軍委的決定多次召開會議，研究部署援越部隊的組建、開動和任務布署等工作。4月18日，總參謀部下達了援越工程、鐵道部隊預先號令，決定組建“中國人民誌願工程隊”，赴越執行搶修、改建鐵路、構築國防工程、修築機場等任務。
中國於1965年春決定向北越派遣鐵道兵、工程兵、高射炮兵等部隊幫助北越抗擊美軍轟炸、鐵路的抗轟炸搶修保障、建設重要公路、機場、以及紅河三角洲及附屬海島的抗登陸緊急戰備工程等設施。此舉使得北越軍隊得以騰出手來投入南方作戰。“1965年6月9日，第一批中國誌願部隊一一中國誌願工程隊第二支隊開入越南。中國援越部隊援越抗美軍事行動由此拉開帷幕……。人民解放軍先後派出了防空、工程、鐵道、後勤保障等部隊，在越南北方執行任務。先後入越的部隊共23個支隊、95個大隊另83個小隊，總計32萬餘人……”[1]。巔峰時1967年有17萬人。
1965年7月6日總參謀部又下達了組建10萬工程部隊援越修築公路的預先號令。同時總部命令已集結待命的高炮部隊作好出動的一切準備。總政治部頒發“援越抗美部隊人員紀律守則”，第一條明確規定“尊重越南民主共和國，尊重越南勞動黨，尊重胡誌明主席，尊重越南人民，尊重越南人民軍。”要求在援越抗美期間中國支援部隊時時事事以增進中越兩國人民的友誼為重，嚴格執行三大紀律、八項注意愛護越南的一山一水、一草一木，像對待祖國同胞一樣關心越南人民群眾，為“五個偉大”爭光（順序為：偉大的祖國、偉大的人民、偉大的黨、偉大的領袖、偉大的軍隊）。利用戰鬥和施工的間隙進行愛民活動，幫助越南人民種地、興修水利、修房蓋房、修車修路、理發治病、辦夜校、送書籍、教唱歌、放電影、演節目等。並製定了《援越抗美部隊宣誓誓詞》：“我們肩負著祖國人民的重托，代表我們偉大的祖國、偉大的人民、偉大的黨、偉大的領袖、偉大的軍隊參加援越抗美的偉大鬥爭，在這即將入越參戰的莊嚴時刻，我們宣誓：堅決高舉毛澤東思想偉大紅旗，聽毛主席的話，做無產階級國際主義戰士，永遠忠於毛主席，忠於毛澤東思想，把毛主席的指示印在腦子裏，溶化在血液中，落實在行動上，下定決心，不怕犧牲，排除萬難，去爭取勝利。支持越南人民的抗美鬥爭和解放事業，刀山敢上，火海敢闖，拋頭顱灑熱血，永不變心，以壓倒一切敵人的氣概，同美帝國主義戰鬥到底，堅決執行黨的方針政策，加強內外團結，嚴格遵守八項守則，積極增進中越友誼，圓滿完成戰鬥任務，決心為五個偉大增光。”
全國先後20多個省、市、自治區數千家科研單位、工廠擔負了援越抗美的任務。不管軍工產品還是民用產品，隻要越南需要，有現成的要供給，沒有現成的就立即生產，沒生產過的也得上馬研製，如特效抗瘧藥的科研攻關大會戰。當時越南要求中國援助的所有東西顯著特點是品種多、數量大、時間緊、要求高。承擔任務的單位人員把越越當做壓倒一切的首要任務，加班加點、不折不扣地完成。
根據中越兩軍協議和1965年7月14日越軍總參謀部的請求，援越高射炮兵部隊首批於1965年8月1日入越，參與協助越北的防空作戰，保護交通線。至1969年4月止，高炮部隊入越輪換作戰計有16個支隊（師級）、轄63個團和50個隊屬高炮營、及部分高機連和勤務分隊等，總計15萬餘人。主要擔負河內至友誼關鐵路線北寧至諒山段、河內至老街鐵路線安沛至老街段、新建的克夫至太原鐵路線以及太原鋼鐵基地的防空作戰任務，並掩護中國援越工程部隊施工。共作戰2153次擊落美機1707架，擊傷1608架。
- 第一批係第六十一、第六十三支隊（2個師另1個團），分別從雲南、廣西開赴北越作戰至1966年2月回國；
- 第二批，高射炮兵部隊於1966年2月入越作戰至1966年10月回國；
- 第三批，高射炮兵部隊於1966年10月入越作戰至1967年6月回國；
- 第四批，高射炮兵部隊於1967年1月入越作戰至1967年8月回國；
- 第五批，高射炮兵部隊於1967年5月入越作戰至1968年1月回國；
- 第六批，高射炮兵部隊於1967年6月入越作戰至1968年1月回國；
- 第七批，高射炮兵部隊於1967年8月入越作戰至1968年3月回國；
- 第八批，高射炮兵部隊於1968年1月入越作戰至1969年2月回國；
- 第九批，高射炮兵部隊於1968年3月入越作戰1969年2月回國。該批高炮部隊實際上基本沒有作戰。
1965年7月25日，遵照總參的指示，啟用“中國誌願工程隊”名稱。
1966年12月28日，根據總參的指示，“中國誌願工程隊”改稱為“中國後勤部隊”。
1968年3月31日美國約翰遜政府迫於國內總統大選和國際壓力，對越南北方的轟炸開始“逐步降級”“部分停炸”。1968年10月31日美國總統選舉前夕宣布對北越“全麵停炸”。援越部隊陸續全麵撤出越南。
1972年3月底美國開始恢複轟炸北越。1973年1月27日越南民主共和國、越南南方民族解放陣線、美國、阮文紹越南共和國四方在巴黎簽署了《關於在越南結束戰爭、恢複和平的協定》後美軍完全停止了對越南北方的戰爭行動。3月美軍部隊開始撤出南越。1973年8月在越執行援越抗美任務的中國支援部隊全部撤回國內。
1965年6月至1973年8月，中國先後派出了高炮、工程、鐵道、掃雷、後勤等部隊總計32萬餘人，最高年份達17萬餘人在越南北方執行防空、作戰、築路、構築國防工程、掃雷及後勤保障等任務。中國援越部隊及援越工程技術人員等在越共計1433人死亡（陣亡或病逝、意外事故等）、4200餘人負傷。除了在越陣亡者中職位最高的陸軍炮兵第63師第609團的團長程玉山、團政委李萬安、團參謀長王錫森團三位團職幹部遺體運回中國安葬，其他1430名死者安葬在越南北部57座烈士陵園（現已合並為40座）。據中國駐越南大使館武官處實地調查後編輯的資料編《中國援越抗戰烈士名冊》，安葬在上述越南烈士陵園的中國籍烈士有1446位；其中，援越抗法戰爭時期中國軍事顧問團工作人員6名，中國駐越使館和新華社工作人員2名，訪越藝術團人員8名。
