当天下午4时，美国国防部长麦克纳马拉要求美太平洋舰队司令夏普海军上将，弄清第二次北部湾事件的真相。但约翰逊总统并没有等到夏普将军回话的那个时刻，就于4时49分，向美太平洋舰队司令部发出了轰炸北越的正式命令。两个小时之后，他会晤了召集到白宫来的16名国会两党领袖，把自己的决定告诉了他们。并对他们说，他请求国会作出决议，支持进一步的军事行动。如前所述，约翰逊所讲的这个决议，在当年6月1日-2日举行的檀香山战略会议上就讨论过。
华盛顿时间晚上11时36分，约翰逊总统坐在电视台前对美国观众发表讲话，他声称，由于北越鱼雷艇无端袭击美国军舰，我们决定轰炸北越。他说：“对于目前的事态，我们的反应是有限的和适度的，……我们仍然不寻求更大规模的战争”。他还毫不隐晦地说：“今天晚上，当我向你们宣布此事时，那个反应已经做出。在这次敌对行动中北越所使用的补给设施和鱼雷艇正在受到攻击”。
在约翰逊总统发表讲话的同时，从美国航空母舰“提康德罗加”号和“星座”号上起飞的由F-8“十字军战士”、A-4“天鹰”和A-1“空中袭击者”组成的共有64架飞机的突击机群正飞向它们所要袭击的目标。这是舰载飞机对北越目标的第一次空袭，在这次袭击中它们所要攻击的目标不仅包括位于广溪的小型基地，还包括位于鸿基的大型基地。飞行员冒着猛烈的抗击使用炸弹和火箭对目标进行了攻击，他们一共击沉击伤北越鱼雷艇25艘，还击毁了位于荣市的北越油库。在攻击期间，从“星座”号航空母舰上起飞的A-4C式攻击机的飞行员，26岁的利厄特纳特伊文瑞特阿尔瓦雷斯在鸿基上空被击落，成为美海军在越战中的第一个战俘。1973年，他才结束长达8年半之久的监狱生活。
