Pada tanggal 2 Agustus 1964, perusak USS Maddox bertempur melawan kapal torpedo Vietnam Utara di Teluk Tonkin di Vietnam. Dua hari kemudian, radar kapal mendeteksi serangan kedua.
Faktanya, serangan kedua kemudian dinyatakan sebagai kesalahan teknis – sebuah kesalahan dengan konsekuensi bersejarah, karena Presiden Johnson segera memerintahkan serangan udara Amerika pertama di Vietnam Utara, yang menargetkan pangalan kapal dan sebuah depot minyak di Vinh. Tentu saja, Angkatan Laut mengirim Skyhawks mereka untuk melakukan pekerjaan itu, dan mereka menjadi pesawat yang pertama menjatuhkan bom yang pada akhirnya mencapai total 7,6 juta ton bom yang dijatuhkan Amerika selama Perang Vietnam.
Pada saat itu pesawat tempur Amerika kebanyakan menyerang target mereka dari ketinggian tinggi menggunakan senjata presisi, agar terhindar dari serangan senapan mesin dan rudal. Tapi senjata darat ke darat dipandu saat itu masih dalam tahap pengembangan awal.
Sebaliknya, pesawat serangan yang menyerang target dengan menukik ke atas mereka dan melepaskan bom gravitasi kuno di atas target atau memberondongkan meriam terbukti lebih efektif dan murah.
Dalam serangan awal di Vinh, dua A-4 tertembak, membunuh Letnan Richard Sather, sementara Letnan Junior Grade Everett Alvarez Jr. berhasil keluar dari pesawatnya dan menjadi pilot pertama dari ratusan pilot Amerika yang bertahan bertahun-tahun dalam tawanan.
Skyhawk Angkatan Laut tetap menjadi pekerja keras saat Washington meningkatkan keterlibatannya di Vietnam, menerbangkan ribuan serangan darat dan berpartisipasi dalam pertempuran kunci seperti Pertempuran Hue dan An Loc.
Varian baru Skyhawk juga muncul yakni A-4E dan F yang membawa tambahan dua hardpoint untuk membawa senjata, mesin J52 yang lebih kuat, radar navigasi doppler dan komputer penargetan.
Model F juga memperkenalkan “punuk” yang menonjol di balik kokpit yang membawa avionik. Skyhawk juga mulai menggunakan senjata dipandu, termasuk rudal AGM-12 Bullpup dan rudal Antiradar AGM-45 Shrike untuk memukul baterai rudal permukaan ke udara Hanoi.
Meskipun pengenalan Corsair A-7 secara bertahap menggantikan A-4 pada kapal induk yang lebih besar, jarak lepas landas dan jarak pendaratan Skyhawk yang lebih pendek menjamin kelanjutan layanan pada kapal yang lebih kecil serta unit penerbangan Marinir,.
Sebelumnya dalam perang, A-4 bahkan menabrak MiG-17 Utara Vietnam Utara, pesawat tempur bersenjata meriam dengan kemampuan manuver tinggi dan hanya sedikit lebih cepat daripada Skyhawk. Dalam bentrokan pada April 1967, sebuah MiG-17 menjatuhkan Skyhawk. Tapi dalam peristiwa yang aneh, sebulan kemudian Letnan Cdr. Theodore Swartz berhasil menjatuhkan MiG-17 dengan menggunakan roket Zuni yang sebenarnya ditujukan untuk target udara-ke-darat.
Namun, roket lima inci itu terlibat dalam salah satu kecelakaan kapal induk terburuk dalam sejarah Amerika, ketika pada tanggal 29 Juli 1967, sebuah gelombang listrik memicu roket Zuni yang dibawa sebuah F-4 Phantom yang antri untuk lepas landas di USS Forrestal. Roket itu meledakkan tangki bahan bakar eksternal Skyhawk di depannya, menyemprot bahan bakar jet dan puing-puing di dek kapal, yang segera berkobar.
Semenit kemudian, api meledakkan bom seribu pon yang dibawa Skyhawk, membunuh sebagian besar awak pemadam kebakaran yang dikirim untuk memadamkan api. Lebih dari 134 pelaut meninggal dalam kejadian tersebut.
Pada akhir perang, Skyhawks Angkatan Laut dan Marinir Amerika telah menerbangkan puluhan ribu misi tempur, termasuk 195 yang hancur oleh tembakan musuh. Sebuah serangan udara oleh Skyhawks Marinir pada tahun 1973 dikenal sebagai salah satu yang serangan terakhir pesawat tempur Amerika dalam Perang Vietnam.
Skyhawk tetap bertahan beberapa dekade lagi dalam dinas militer Amerika. Korps Marinir enggan berpisah dengan pesawat dukungan darat yang andal. Mereka mengakuisisi model A-4M dengan mesin yang lebih kuat, tambahan amunisi meriam , dan perangkat keras untuk mengayunkan rudal Maverick awal dan bom yang dipandu laser.
Pesawat tetap aktif sampai digantikan oleh jet peluncur Harrier di tahun 1980an. Tim akrobatik Blue Angel juga terbang menggunakan pesawat lincah ini dari tahun 1974 sampai 1986, menggantikan Phantom F-4 yang jauh lebih cepat namun lebih ringan. Skyhawk juga tetap menjadi pesawat “agresor” favorit dalam latihan US Navy.
Dikombinasikan dengan keandalan, kesederhanaan dan biaya operasi yang rendah-hanya US$ 3.000 per jam penerbangan dibandingkan dengan US$ 42.000 untuk F-15, Skyhawk tetap populer sebagai pelatih sampai tahun 1990an. Beberapa Skyhawks terus diterbangkan oleh perusahaan swasta dalam peran pelatih militer saat ini.