Якобы в ответ на действия вьетнамских кораблей палубная авиация США 5 августа 1964 года впервые нанесла удары по военным объектам Северного Вьетнама (операция «Pierce Arrow»), а конгресс США принял так называемую «Тонкинскую резолюцию», дававшую американскому президенту право при необходимости открыто использовать военную силу в Юго- Восточной Азии. Разумеется, такая необходимость тут же и возникла. Тем самым было положено начало Вьетнамской войне, закончившейся поражением Соединенных Штатов и падением Южного Вьетнама.
На начальном этапе боевых действий «Скайхоки», наравне со сверхзвуковыми истребителями-бомбардировщиками ВВС F-105 «Тандерчиф» и F-100 «Супер Сейбр», привлекались к нанесению ракетно- бомбовых ударов по территории Северного Вьетнама. В первой половине штурмовики А-4В, А-4С, а затем и А-4Е являлись самыми массовыми и активными ударными самолетами ВМС США. Они использовались против целей в Северном Вьетнаме (на Юге действовали, в основном, поршневые «Скайрейдеры»). Основные боевые задачи, решаемые «Скайхоками», включали удары по коммуникациям и особо важным объектам ДРВ, вооружённую разведку («свободную охоту»), а также подавление неприятельской системы ПВО.
При этом наиболее сложными и опасными считались операции по уничтожению ЗРК С-75, появившихся у Северного Вьетнама в 1965 году и первоначально обслуживаемых смешанными советско-вьетнамскими расчетами. «Скайхоки» первыми в ВМС США в реальных боевых условиях применили и новейшие высокоточные авиационные средства поражения – противорадиолокационные ракеты AGM-45 «Шрайк» и управляемые бомбы AGM-62 «Уоллай».
В дальнейшем, после временного прекращения бомбардировок ДРВ в 1968 году, А-4 были переориентированы на действия по целям на территории Южного Вьетнама и Лаоса. При этом «Скайхоки» активно заменялись новыми штурмовиками LTV А-7 «Корсар» II.
Пара "Скайхоков" готовится стартовать с авианосца "Хэнкок"для удара по Северному Вьетнаму
Подбитый "Скайхок" с раненым пилотом на аварийном тормозном барьере авианосца "Орискани"
Падает сбитый А-4С
В результате, когда весной 1972 года массированные налеты на Северный Вьетнам возобновились, в них приняли участие лишь несколько палубных эскадрилий наиболее современных палубных A-4F.
Авиация Корпуса морской пехоты США действовала с авиабаз Дананг и Чулай, находящихся на территории Южного Вьетнама. Её «Скайхоки» лишь эпизодически привлекались к рейдам на ДРВ. В основном они наносили удары по целям в северных районах Южного Вьетнама, осуществляя авиационную поддержку американских и сайгонских сухопутных войск. Последние боевые вылеты А-4 морской пехоты совершили 28 января 1973 года, на следующий день после подписания Парижского мирного договора и непосредственно перед вступлением в силу соглашения о прекращении огня.
Всего в ходе боевых действий во Вьетнаме было потеряно, в общей сложности, 384 самолетов типа «Скайхок». 273 из них принадлежало американскому флоту и 101 (в том числе девять УТС TA-4F) – Корпусу морской пехоты. По американским данным, 32 «Скайхока» были уничтожены ЗРК С-75 и один сбит 25 апреля 1967 года в воздушном бою с истребителем МиГ-17. Остальные потери американцы списывают на зенитную артиллерию и технические причины. Вьетнамская сторона какой либо конкретной статистики своих побед над А-4 не приводит.
По утверждению американцев, последний «Скайхок» был потерян во вьетнамской войне 26 сентября 1972 года. Самолет А-4С корпуса морской пехоты США, взлетевший с авиабазы Бьен Хоа (Bien Ноа) в Южном Вьетнаме, сбили огнем с земли в районе населенного пункта Ан Лок (An Loc). Управлявший штурмовиком капитан Джеймс Уэлш (James P. Walsh) удачно катапультировался. Однако, несмотря на отчаянные попытки американской службы спасения «вытащить» летчика, был захвачен в плен. Уэлш стал последним пилотом морской пехоты США, плененным во Вьетнаме.
Высокая маневренность штурмовиков А-4В и А-4С обеспечивала им возможность уклонения от атак истребителей противника, а мощное пушечное вооружение, дополненное ракетами «Сайдуиндер», делало «Скайхоки» серьезными противниками для вьетнамской авиации. Тем не менее, известен лишь единственный успешный воздушный бой, проведенный этим самолетом: штурмовик А-4С, взлетевший с палубы авианосца «Bon Homme Richard» и пилотировавшийся капитан-лейтенантом Теодором Швартцем (Theodore R. Swartz), 1 мая 1967 года сбил неуправляемой 127-мм ракетой «Зуни» истребитель МиГ-17.