В связи со скудными данными разведки о конкретных целях, министр обороны Макнамара приказал морским силам США организовать специальное патрулирование по сбору разведывательной информации, которая оказала бы практическую помощь в проведении рейдов на побережье Северного Вьетнама. Этой программе сбора информации с помощью радиоразведки, которую должны были вести ВМС и корпус морской пехоты, было присвоено название ДЕСОТО. Подразделения, непосредственно занятые разведкой, должны были базироваться на американских эсминцах, выполняющих патрулирование вьетнамского побережья. Первичной задачей патрулей ДЕСОТО было утверждение права свободного судоходства в международных водах. Посты операторов перехвата обычно размещались в небольших связных фургонах, которые устанавливались на вертолетной площадке корабля. Операторы перехватывали и анализировали речевые сообщения и сообщения по азбуке Морзе, передаваемые ручным ключом, и регистрировали излучения РЛС. Каждое подразделение перехвата имело связь с другими постами перехвата, находившимися как на берегу, так и на других кораблях.

В середине января 1964 г. командование ВМС США во Вьетнаме поставило кораблю ВМС США «Рэдфорд» («DD-446») задачу проверить возможности Северного Вьетнама по отражению планируемых операций флотских коммандос, но, во избежание путаницы в связи с запланированным рейдом южных вьетнамцев, эта задача вскоре была снята с «Рэдфорда. В начале июля, однако, командованию американских сил опять понадобились данные разведки по оборонительным возможностям Ханоя в тех районах, где в июле планировалось провести рейды. В середине февраля генерал Харкинс, возглавлявший командование американской военной помощи во Вьетнаме, потребовал произвести также радиолокационную съемку побережья Северного Вьетнама. В Тонкинский залив был направлен эсминец ВМС США «Джон Р. Крейг» («DD-885»), которому было приказано держаться на удалении 15 морских миль от побережья КНР и 4 морских миль — от побережья Северного Вьетнама. Туман помешал визуальному наблюдению, однако были получены ценные данные от радиоэлектронной разведки. Патрулирование прошло без стычек, хотя за действиями эсминца следили китайский патрульный катер класса «Кронштадт» и неопознанный самолет. В середине марта «Крейг» вернулся на Тайвань, а коммунистический Китай выступил с 280-м «серьезным предупреждением», заявив, что «Крейг» нарушил его территориальные воды.

В середине июля ЭМ ВМС США «Мэддокс» («DD-731»), которым командовал кэптен Д. Огьера и на котором находился командующий эскадры кэптен Р. Херрик, получил задачу определить местоположение всех береговых РЛС по всей протяженности побережья Северного Вьетнама и разведать маршруты для проникновения с моря. «Мэддоксу» было приказано держаться на дальности 8 морских миль от береговой черты Северного Вьетнама и всего в 4 морских милях от любого из островов, которые в это время были атакованы южновьетнамскими коммандос.

 Данные радиоразведки, полученные американскими силами, показали вскоре намерения Ханоя защитить свое побережье от ночных рейдов катеров «Нейсти» и разведывательных патрулей по программе ДЕСОТО. 8 июня АНБ сообщило, что объем радиообмена во вьетнамских боевых радиосетях увеличился почти в четыре раза по сравнению с тем же периодом в мае. Естественно, АНБ предположило, что это явилось реакцией на атаки и патрулирование по сбору разведывательной информации. Усилия радиоразведки по обеспечению этих операций ВМС получили кодовое название «Киткэт». В качестве ответной меры на признаки вьетнамского сопротивления, американская радиоразведка усилила поддержку действий своих ВМС. Количество военных криптологов, работавших в Южном Вьетнаме, было увеличено с 660 до 790 человек. Группа безопасности ВМС в Сан-Мигель (Филиппины) получила дополнительную задачу отслеживать военно-морские системы связи Северного Вьетнама. В тот период местная служба безопасности ВВС США также наблюдала преимущественно за военно-морскими сетями, в которых работали береговые посты наблюдения и патрульные катера Северного Вьетнама. В дополнение к специальному подразделению перехвата, находившемуся на борту «Мэддокса» (оно называлось «USN-467N»), подразделение радиоразведки морской пехоты («USN-414T») было направлено на усиление станции перехвата агентства безопасности сухопутных войск США в Фу Бай («USM-626J»).

Первый серьезный рейд был проведен в ночь с 30 на 31 июля, когда южновьетнамские коммандос атаковали позицию РЛС на острове Хон Me, который находится напротив центральной части побережья Северного Вьетнама. Нападете коммандос было отбито защитниками острова, после чего патрульные катера обстреляли из пулеметов защитные сооружения на побережье и скрылись, пройдя рядом с «Мэддэксом». Тем временем радиоразведка установила присутствие в этом районе одиночного северовьетнамского патрульного катера Т-146 класса «Суатоу», который передавал данные слежения за эсминцем «Мэддокс». Катер Т-146 китайской постройки мог развивать максимальную скорость в 44 узла; на нем была установлена поисковая РЛС «Скин Хэд». Катер, очевидно, использовался в качестве ретранслятора между береговыми командными пунктами и торпедными катерами П-4 (максимальная скорость 50 узлов) советской постройки, которые базировались в ближайших портах.

Вскоре после одиннадцати часов утра 1 августа радиоразведка перехватила северовьетнамское сообщение в адрес неустановленного патрульного катера, которое гласило: «Принято решение сразиться с противником сегодня вечером»; в сообщении также запрашивалось «местоположение противника». Патрульным катерам Северного Вьетнама было приказано к утру 2 августа сосредоточиться у острова Хон Me. АНБ дало предупреждение о возможной атаке со стороны северовьетнамцев, однако «Мэддокс» не вошел в список адресатов рассылки предупреждения. В 11:44 по местному времени группа радиоразведки морской пехоты, дислоцированная в Фу Бай, перехватила сообщение с катера Т-142 (класс «Суатоу») на его базу, в котором сообщалось о предстоящей торпедной атаке: «Приказы получены, 146-му и 142-му после пуска торпед следовать курсом, параллельным кильватерному следу противника». Данные свидетельствовали о том, что два других катера, Т-166 и Т-135, также участвуют в «поиске и преследовании противника».

Через полчаса другая группа радиоразведки морской пехоты, дислоцированная в Сан-Мигель (Филиппины), перехватила то же самое сообщение, переданное повторно. Эсминец «Мэддокс» тем временем обнаружил сначала три, а затем пять патрульных катеров Северного Вьетнама. В час дня по местному времени Сан-Мигель перехватил еще одно сообщение, в котором Т-146 было приказано «покинуть 135-ю эскадру». 135-я эскадра состояла из трех торпедных катеров П-4, которые американцы сначала идентифицировали как одиночный катер. Потом был перехвачен новый приказ: «И вернуться назад на след противника». Через час Сан-Мигель перехватил новое сообщение, которое вроде бы отменяло атаку: «Приказ 135-й в дневное время не атаковать». Через шесть минут группа радиоразведки морской пехоты расшифровала новое сообщение, в котором под словом «противник» понимался большой корабль на пеленге 125 градусов, на дальности 19 миль и шедший со скоростью 11 узлов. После этого северные вьетнамцы вроде бы отдали приказ на атаку — если судить по перехваченной, но искаженной фразе «Тогда принимайте решение».

Приказы, противоречащие друг другу и переданные с двух командных пунктов Северного Вьетнама, создали у американских операторов перехвата ощущение того, что северовьетнамцы потеряли контроль над ситуацией. В этот момент северовьетнамские катера двигались на скорости 45 узлов, имея преимущество в скорости в 25 узлов над «Мэддоксом». Последний, обнаружив до этого излучение РЛС «Скин Хед», увеличил скорость с 11 до 25 узлов, вынуждая противника затратить еще 30 минут хода для выхода на позицию атаки. На «Мэддоксе» к 14:30 местного времени все расчеты заняли свои места согласно боевому расписанию. Еще через 10 минут командир «Мэддокса» запросил воздушную поддержку с авианосца «Тикондерога», который в это время находился от него на дальности 280 миль к юго-востоку. Четверка истребителей «Круссйдер» «Р-8Е», находившаяся в состоянии «дежурство в воздухе», отправилась на помощь «Мэддоксу»; в тот же район поспешил и эсминец «Тернер Джой» («DD-951»). В 15:05 по местному времени «Мэддокс» открыл огонь. Это не остановило катера, через десять минут они приблизились, чтобы занять позицию для атаки, и попали под огонь «Мэддокса» и штурмовку «Крусейдеров». Патрульный катер «Т-339» затонул, четыре человека из его команды были убиты и шестеро ранены, два других катера, получив серьезные повреждения, медленно отходили.