按照新的部署，美国海军在越南附近海面集结的战舰达到28艘，其中包括2艘攻击航空母舰，一艘反潜航空母舰。美空军飞机也开始大批进驻越南，包括向岘港、柯叻各派1个中队，分别拥有18架战机；向边和派驻2个中队，约40架战机；向新山、廓曼各派驻一个分遣队，分别拥有10架战机。
8月6日，美参众两院就“马多克斯号”事件及其后续事态举行了秘密听证会，并起草了一项决议案。次日，美国众议院以400票对零票、参议院以81票对2票通过了该决议案，授权约翰逊总统在越南可采取包括使用美国武装部队在内的一切必要手段。
“马多克斯号”事件发生后，美国以“马多克斯号”在北部湾遭遇到北越鱼雷艇袭击这一依据不足的“事件”为借口，直接介入越南战争，把战火从越南南方扩大到北方，不断扩大对越南北方的轰炸行动，并逐次向越南增兵。越南战争由此不断升级。1965年3月，约翰逊下令向越南增派美海军陆战队两个营，用以保护美在越南的空军基地；4月，美国向越南增派9个营及附属后勤部队，使侵越美军达到82000人；1965年7月，美军向越南第三次增兵，使侵越美军达到125000人；到当年年底，侵越美军更高达184300人。此后，越南战争步步深入，从“特种战争”过渡到“局部战争”、又从“局部战争”过渡到“全面战争”，战场并从越南扩大到印度支那半岛。美军兵力更是一增再增。侵越美军人数1966年底达到385000人；1967年底达到485300人。到1969年1月，侵越美军人数达到最高峰542400人。尽管如此，美国侵越失道寡助，不但受到越南人民、印度支那人民以及全世界人民的反对，也受到美国人民的反对。越南人民在全世界人民支持下，以全民游击战争反对美国入侵，美军在越南陷入人民战争的汪洋大海。派兵越多，损失越大，政治上越不得人心，战略上也越加被动。