Trong năm 1963 và năm 1964, một loạt xí nghiệp được Liên Xô giúp đỡ xây dựng và trang bị cho Việt Nam được đưa vào vào hoạt động. Hàng chục chuyên gia Liên Xô đã được trao tặng huân chương và huy chương của nước Cộng hoà.
Trong suốt hai năm, chưa bao giờ việc trao đổi các đoàn đại biểu giữa hai nước lại trở nên rộng rãi và đa dạng như vậy. Các đoàn đại biểu Đảng và Chính phủ, đoàn đại biểu của Bộ văn hóa và Bộ giáo dục, tổ chức Công đoàn của Việt Nam đã sang thăm Liên Xô. Các đại diện của Mặt trận Giải phóng Dân tộc miền Nam Việt Nam cũng sang thăm Liên Xô trong năm này. Tháng 12 năm 1964, chính phủ Liên Xô đã đề xuất với ban lãnh đạo của Mặt trận mở văn phòng đại diện tại Moskva và việc đó được thực hiện vào tháng Tư năm 1965.
Trong thời gian 1963-1964, các đoàn đại biểu của Quốc hội, Bộ ngoại thương, Bộ giáo dục và Bộ y tế, Viện Hàn lâm Khoa học, các tổ chức Công đoàn của Liên Xô đã sang thăm Việt Nam. Đây chưa phải là danh sách đầy đủ. Hai nước đã phát triển một số chương trình hợp tác mới trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật và văn hóa giữa các cơ quan chính phủ, các tổ chức Công đoàn trung ương và Hội hữu nghị.
Trong những năm này, Liên Xô mở rộng phong trào ủng hộ cuộc xây dựng hòa bình ở miền Bắc Việt Nam, phong trào đoàn kết với các lực lượng yêu nước ở miền Nam. Trong các tập thể lao động chuyên sản xuất hàng hóa cho Việt Nam đã phát động phong trào hoàn thành trước thời hạn "đơn đặt hàng của Việt Nam." Các cuộc mít tinh hữu nghị đoàn kết với Việt Nam diễn ra tại tất cả các nước cộng hòa Xô Viết, trong tất cả các khu vực của Nga. Ngày càng có nhiều bài viết quan tâm đến chủ đề Việt Nam xuất hiện trên báo chí, trên truyền hình và đài phát thanh quốc gia của Liên Xô. Bộ phim "Vợ chồng A Phủ" được lồng tiếng Nga và chiếu ở Liên Xô.
Tháng 10 năm 1964, sau khi Nikita Khrushchev không còn lãnh đạo, Liên Xô có chính sách kiên quyết hơn trong việc ủng hộ Việt Nam chống xâm lược Mỹ. Bằng chứng thuyết phục về điều này là đầu tháng Hai năm 1965, phái đoàn Đảng và Chính phủ Liên Xô do Thủ tướng Kosygin dẫn đầu đã đến Hà Nội. Các vụ đánh bom mà Hoa Kỳ giáng xuống Việt Nam trong thời gian phái đoàn Liên Xô làm việc tại Hà Nội đã không đe dọa nổi các bên đàm phán. Hai bên đã đi đến sự hiểu biết đầy đủ về các hoạt động cần thiết để cuộc kháng chiến thu được thành công. Bắt đầu từ tháng Ba năm đó, nguồn viện trợ quy mô lớn vũ khí, đạn dược và hàng hóa quân sự khác của Liên Xô bắt đầu đến Việt Nam bằng đường biển và đường sắt.
Ngày 3 tháng Tư trên vùng trời Việt Nam đã diễn ra cuộc không chiến đầu tiên. Phi công Phạm Ngọc Lan lái máy bay chiến đấu "MiG" của Liên Xô đã bắn rơi hai chiếc máy bay Mỹ. Đến tháng 5 năm đó, quân đội nhân dân Việt Nam đã được trang bị 15 máy bay chiến đấu "MiG" của Liên Xô, một số máy bay ném bom "IL-28" và hơn 100 pháo cao xạ. Việt Nam cũng nhận được tên lửa "đất-đối-không" của Liên Xô, thử lửa lần đầu tiên vào 24 tháng 7 — ngày kỷ niệm lực lượng tên lửa Việt Nam.
Sự tương tác của hai nước đã trải qua nhiều thử thách trong năm đầu tiên đế quốc Mỹ tấn công miền Bắc Việt Nam. Và trong các năm tới sự hợp tác đó sẽ càng chứng minh tính hiệu quả của mình một cách thuyết phục hơn nữa.
