1964年东京湾事件后美国开始轰炸北越。 1965年4月，越南劳动党第一书记黎笋、政府副总理兼国防部长武元甲等受胡志明主席委托，率越南党政军代表团访问中国，要求中国扩大援助规模并向越南派出支援部队。黎笋说“我们想请一些志愿军飞行人员、志愿军的战士……其他方面的必需人员，包括公路、桥梁方面的人员都在内。”4月8日举行的中越两党会谈中，中共中央副主席刘少奇代表中国方面明确表示：援助越南进行抗美斗争“这是我们中国应尽的义务、中国党应尽的义务”“我们的方针就是，凡是你们需要的我们这里有的，我们要尽力援助你们”“你们不请我们不詓。你们请我们哪一部分我们哪一部分去。”这次会谈中越双方签订了向越南派出中国支援部队的有关协议。4月12日中共中央发出关于加强备战工作的指示，号召全党、全军和全国人民在思想上和工作上准备应付最严重的局势发扬爱国主义和国际主义精神，尽一切可能支援越南人民的抗美救国斗争。为了统一组织支援越南和统一处理有关援越的涉外事宜，由中共中央、国务院和军队有关部门组成“中央国务院支持越南小组”，由外交部、铁道部、交通部、邮电部、物资部、外贸部、经委、计委、对外经委、总政治部、总后勤部、海军、空军、铁道兵、工程兵、总参作战部、总参军务部、总参装备计划部、总参军交部、总参通信部等21个单位的有关负责领导组成。
人民解放军总部机关根据中央军委的决定多次召开会议，研究部署援越部队的组建、开动和任务布署等工作。4月18日，总参谋部下达了援越工程、铁道部队预先号令，决定组建“中国人民志愿工程队”，赴越执行抢修、改建铁路、构筑国防工程、修筑机场等任务。
中国于1965年春决定向北越派遣铁道兵、工程兵、高射炮兵等部队帮助北越抗击美军轰炸、铁路的抗轰炸抢修保障、建设重要公路、机场、以及红河三角洲及附属海岛的抗登陆紧急战备工程等设施。此举使得北越军队得以腾出手来投入南方作战。“1965年6月9日，第一批中国志愿部队一一中国志愿工程队第二支队开入越南。中国援越部队援越抗美军事行动由此拉开帷幕……。人民解放军先后派出了防空、工程、铁道、后勤保障等部队，在越南北方执行任务。先后入越的部队共23个支队、95个大队另83个小队，总计32万余人……”[1]。巅峰时1967年有17万人。
1965年7月6日总参谋部又下达了组建10万工程部队援越修筑公路的预先号令。同时总部命令已集结待命的高炮部队作好出动的一切准备。总政治部颁发“援越抗美部队人员纪律守则”，第一条明确规定“尊重越南民主共和国，尊重越南劳动党，尊重胡志明主席，尊重越南人民，尊重越南人民军。”要求在援越抗美期间中国支援部队时时事事以增进中越两国人民的友谊为重，严格执行三大纪律、八项注意爱护越南的一山一水、一草一木，像对待祖国同胞一样关心越南人民群众，为“五个伟大”争光（顺序为：伟大的祖国、伟大的人民、伟大的党、伟大的领袖、伟大的军队）。利用战斗和施工的间隙进行爱民活动，帮助越南人民种地、兴修水利、修房盖房、修车修路、理发治病、办夜校、送书籍、教唱歌、放电影、演节目等。并制定了《援越抗美部队宣誓誓词》：“我们肩负着祖国人民的重托，代表我们伟大的祖国、伟大的人民、伟大的党、伟大的领袖、伟大的军队参加援越抗美的伟大斗争，在这即将入越参战的庄严时刻，我们宣誓：坚决高举毛泽东思想伟大红旗，听毛主席的话，做无产阶级国际主义战士，永远忠于毛主席，忠于毛泽东思想，把毛主席的指示印在脑子里，溶化在血液中，落实在行动上，下定决心，不怕牺牲，排除万难，去争取胜利。支持越南人民的抗美斗争和解放事业，刀山敢上，火海敢闯，抛头颅洒热血，永不变心，以压倒一切敌人的气概，同美帝国主义战斗到底，坚决执行党的方针政策，加强内外团结，严格遵守八项守则，积极增进中越友谊，圆满完成战斗任务，决心为五个伟大增光。”
全国先后20多个省、市、自治区数千家科研单位、工厂担负了援越抗美的任务。不管军工产品还是民用产品，只要越南需要，有现成的要供给，没有现成的就立即生产，没生产过的也得上马研制，如特效抗疟药的科研攻关大会战。当时越南要求中国援助的所有东西显著特点是品种多、数量大、时间紧、要求高。承担任务的单位人员把越越当做压倒一切的首要任务，加班加点、不折不扣地完成。
根据中越两军协议和1965年7月14日越军总参谋部的请求，援越高射炮兵部队首批于1965年8月1日入越，参与协助越北的防空作战，保护交通线。至1969年4月止，高炮部队入越轮换作战计有16个支队（师级）、辖63个团和50个队属高炮营、及部分高机连和勤务分队等，总计15万余人。主要担负河内至友谊关铁路线北宁至谅山段、河内至老街铁路线安沛至老街段、新建的克夫至太原铁路线以及太原钢铁基地的防空作战任务，并掩护中国援越工程部队施工。共作战2153次击落美机1707架，击伤1608架。
- 第一批系第六十一、第六十三支队（2个师另1个团），分别从云南、广西开赴北越作战至1966年2月回国；
- 第二批，高射炮兵部队于1966年2月入越作战至1966年10月回国；
- 第三批，高射炮兵部队于1966年10月入越作战至1967年6月回国；
- 第四批，高射炮兵部队于1967年1月入越作战至1967年8月回国；
- 第五批，高射炮兵部队于1967年5月入越作战至1968年1月回国；
- 第六批，高射炮兵部队于1967年6月入越作战至1968年1月回国；
- 第七批，高射炮兵部队于1967年8月入越作战至1968年3月回国；
- 第八批，高射炮兵部队于1968年1月入越作战至1969年2月回国；
- 第九批，高射炮兵部队于1968年3月入越作战1969年2月回国。该批高炮部队实际上基本没有作战。
1965年7月25日，遵照总参的指示，启用“中国志愿工程队”名称。
1966年12月28日，根据总参的指示，“中国志愿工程队”改称为“中国后勤部队”。
1968年3月31日美国约翰逊政府迫于国内总统大选和国际压力，对越南北方的轰炸开始“逐步降级”“部分停炸”。1968年10月31日美国总统选举前夕宣布对北越“全面停炸”。援越部队陆续全面撤出越南。
1972年3月底美国开始恢复轰炸北越。1973年1月27日越南民主共和国、越南南方民族解放阵线、美国、阮文绍越南共和国四方在巴黎签署了《关于在越南结束战争、恢复和平的协定》后美军完全停止了对越南北方的战争行动。3月美军部队开始撤出南越。1973年8月在越执行援越抗美任务的中国支援部队全部撤回国内。
1965年6月至1973年8月，中国先后派出了高炮、工程、铁道、扫雷、后勤等部队总计32万余人，最高年份达17万余人在越南北方执行防空、作战、筑路、构筑国防工程、扫雷及后勤保障等任务。中国援越部队及援越工程技术人员等在越共计1433人死亡（阵亡或病逝、意外事故等）、4200余人负伤。除了在越阵亡者中职位最高的陆军炮兵第63师第609团的团长程玉山、团政委李万安、团参谋长王锡森团三位团职干部遗体运回中国安葬，其他1430名死者安葬在越南北部57座烈士陵园（现已合并为40座）。据中国驻越南大使馆武官处实地调查后编辑的资料编《中国援越抗战烈士名册》，安葬在上述越南烈士陵园的中国籍烈士有1446位；其中，援越抗法战争时期中国军事顾问团工作人员6名，中国驻越使馆和新华社工作人员2名，访越艺术团人员8名。
