自从北越开始使用地空导弹后，美军飞行员就陷入了两难的境地：如果想要躲避高射炮火而从高空接近目标的话，就会遭到导弹袭击；而如果为了不被导弹雷达发现而从低空接近目标的话，又会成为高射炮的猎物。由于美军战术不断变换，并越来越广泛地使用了雷达干扰，北越地空导弹的命中率变得越来越低了。最初30颗导弹能击落一架飞机，后来50颗也无法击落一架飞机了。 这些数据很能体现滚雷行动的效果：无论美军怎样努力袭击北越运输系统，北越的地空导弹从来没有缺乏过。
由于战斗是一点点变得激烈的，河内也就有了充分的时间来适应战场环境。据估计，到了1967年，北越已经有了25个地空导弹营（每营6具发射架），它们拥有大约150个发射阵地。在苏联的帮助下，北越也很快就拥有了一套早期的雷达预警系统，系统中的200个站点遍布全国，它们会发现美军空袭部队，然后指挥地空导弹，高射炮和米格飞机来攻击。1967年，美国共损失了245架飞机（空军145架，海军102架，海军陆战队一架）
为了保护战机不被北越防空系统击落，美国需要采用更新且更有针对性的战术。在每次空袭中，美军都会出动大量战斗机来为战斗轰炸机护航。最先进入目标区域的是专门打击北越防空部队的“铁手”任务机组。这种机组使用装备了野鼬式电子战吊仓的F-105来寻找地空导弹雷达发出的电波并对其进行定位。
装备了“野鼬”的飞机也携带有电子对抗系统来保护它们自己。这些飞机指挥其他战机对高射炮进行攻击，并用自己携带的AGM-45反辐射导弹（海军研制）来攻击地空导弹雷达。 SA-2的射程比AGM-45远，但是如果在AGM-45被发射后目标雷达仍然在工作的话，导弹就会沿着雷达波飞向目标。北越与越共的雷达操作员随后就与美军电子战飞机飞行员玩起了老鹰捉小鸡的游戏。美国海军虽然也使用过于空军电子战机型类似的战机，但是它并没有组建专门攻击地空导弹的“野鼬部队”。
接下来出现的是由大批战机及电子战机护航的轰炸机群。为了保护机群不被地空导弹攻击，美军匆忙地研制了新的电子战系统，但是由于东南亚的恶劣天气，这些系统经常停机。机群中还包含KC-135空中加油机和救援直升机，这些飞机又由螺旋桨飞机A-1来护航。
从1966年中期到1967年底，约翰逊总统一个一个地将敏感目标分配给了他的将军们，同时他也采取了一些措施来避免激怒国会中的温和派。到了最后，军方及温和派都没有得到满足。
海军作战部长大卫·麦克唐纳在1966年9月视察南越后报告说，参加滚雷行动的飞行员对打击目标的程序非常愤怒，并且滚雷行动的“章程对敌军防空部队是最有利的”1968 年，美军共损失了362架飞机（空军208架，海军142架，海军陆战队12架）。 滚雷行动在1967年和1968年的规模最大。美军的主要目的变成了切断北越的补给线，并摧毁北越的基础军事设施。
尽管击落美军战机最多的是高射炮，但美国空军的F-105和海军的A-4受到的来自地空导弹与米格飞机的威胁也变得越来越大。由于美军的雷达波无法覆盖红河三角洲地区，北越的战斗机就可以对美军进行出其不意的攻击。预警机很难探测低空飞行的战机，米格飞机用肉眼也很难看到。
尽管F-105取得了27场空战的胜利，双方损失的飞机总数却几乎是相等的。 1967年1月，美军策划了旨在毁灭北越空军战力的大砍刀行动。在行动中，美军让F-4的通讯方式，进攻方向，高度和速度都与F-105相同，令米格飞机的飞行员误以为自己正前往拦截易于击落的F-105编队。结果，美军精心策略的空中陷阱在12分钟内击落了7架米格飞机。
在那年后期，美军对北越发动了最猛烈的进攻以将北越逼上谈判桌。参谋长联席会列出的所有目标，包括之前不许攻击的机场，几乎都得到了批准。只有河内，海防和中国边境仍然不许攻击，但是美军摧毁了河内及海防周围的桥梁来孤立它们。美军还轰炸了太原的钢厂，能源设施，船舶与铁轨修理厂和仓库。由于首都受到了威胁，北越便派出了大批米格飞机进入了战斗，美军每击落两架米格飞机就要损失一架自己的飞机。 1968 年，美国在北越损失了184架飞机（空军75架，海军59架，海军陆战队5架），其中被米格机击落的占22%。 在这之后，北越的机场就被批准攻击了。
尽管美军在滚雷行动中尽了所有力量去截断北越运输系统，但是，越共和北越人民军还是在1968年1月31日，即南越的春节假日发动了大规模的进攻。虽然春节攻势给越共和北越带来了灾难，但是它也影响了美国公众对战争的看法，最终影响到了华盛顿的决策层。 对北越来说幸运的是，美军中许多支持轰炸北越的高官（包括空军参谋长）都不想让美军唯一一种可以在坏天气中扔下大量炸弹的轰炸机，即B-52去冒险。没有了B-52，美军对春节攻势的报复行动也就无法产生多大效果了，因为直到4月初，天气才适合于美军的护航战机。
