Sau khi đánh hỏng các cầu lớn từ Thanh Hóa trở vào (trừ cầu Hàm Rồng), ngày 8-5- 1965, Không quân Mỹ đã vượt qua vĩ tuyến 20 và đánh ra toàn miền Bắc. Chúng vẫn đinh ninh ta chỉ có cao xạ là chính, còn Không quân thì chỉ có MiG-17.
Vì vậy, chúng thay đổi thủ đoạn đánh phá nhằm đối phó với cao xạ và không quân của ta. Chúng cho máy bay cường kích bay trên độ cao trung bình để tránh hỏa lực của cao xạ, tăng cường máy bay tiêm kích để đối phó với MiG-17 nhằm bảo vệ lực lượng cường kích đánh phá mục tiêu.
Trước tình hình đó, Bộ Tổng Tham mưu quyết định đưa tên lửa vào tham chiến, mặc dù Bộ đội Tên lửa đang trong giai đoạn huấn luyện cuối cùng.
Thực hiện lệnh của Bộ Tổng Tham mưu, Quân chủng đã lập phương án tác chiến để đưa Trung đoàn tên lửa đầu tiên ra trận. Sau trận đánh, Trung đoàn được mang tên "Đoàn tên lửa Sông Đà". Ngày 28- 6- 1965, Đoàn được vinh dự đón Chủ tịch Hồ Chí Minh về thăm.
Đêm 22, rạng sáng 23-7-1965, quyền Trung đoàn trưởng Trần Nhẫn ra lệnh hành quân. Hàng trăm xe máy, đạn tên lửa rầm rập lên đường trong đêm tối. Tất cả các xe - máy phải bật đèn gầm và di chuyển với tốc độ trung bình ở khoảng dãn cách lớn để đảm bảo an toàn khi máy bay Mỹ phát hiện.
Từ địa điểm Đồn điền Mỏ Chén (Thạch Thất - Hà Tây) đến trận địa chiến đấu phải băng qua các cánh đồng lúa, những khu rừng, những ngọn đồi, nhiều đoạn đường bị bom địch đánh phá, vừa mới được san lấp vội vàng để đơn vị hành quân qua.
Ban ngày, Trung đoàn phải ẩn mình vào các bụi cây, lũy tre, được nhân dân hai bên đường chặt cây cối, thậm chí cả những cây ăn quả lâu năm để bộ đội ngụy trang xe, pháo, nhất là các quả đạn tên lửa phòng không mà lần đầu tiên người dân được trông thấy.
Rạng sáng 24-7, Trung đoàn tên lửa 236 đã vào chiếm lĩnh trận địa. Hai Tiểu đoàn 63 và 64 đã đưa được các quả đạn vào vị trí chờ lệnh. Tại Sở chỉ huy Trung đoàn, Đại tá M.N Xư-ga-nốp tâm sự trong lúc chờ địch:
"Đây là lần đầu tiên tôi được ra trận chiến đấu với kẻ thù của nhân dân Việt Nam là đế quốc Mỹ.
Từ khi vào binh chủng phòng không được sử dụng tên lửa SA-75M, đây là lần đầu tiên tôi được chỉ huy đơn vị bắn đạn thật nhưng không phải là bắn ở trường bia, mà là các máy bay phản lực hiện đại do các phi công sừng sỏ của Mỹ điều khiển. Vì vậy không được phép bắn trượt.
Muốn có được kết quả đó phải hết sức cẩn trọng, tính toán chính xác để điều khiển đạn đến mục tiêu".
Lúc 15 giờ 40 phút, trên màn hiện sóng 9x9 của tiểu đoàn trưởng xuất hiện một tốp máy bay địch từ hướng Mộc Châu - Sơn La vào đánh phá Nhà máy super Phốt phát Lâm Thao. Ở hướng thứ 2, 1 tốp 4 chiếc F-4C xuất hiện dọc theo đường sông Đà lên hướng Bắc.
Đây là tốp tiêm kích làm nhiệm vụ chặn kích đề phòng MiG của ta từ Nội Bài lên đánh máy bay cường kích đang ném bom ở Việt Trì.
Địch thường bay tốp 2 chiếc một sóng đội như trong lễ duyệt binh, tham số bay của tốp này rất ổn định. Chúng không cần đề phòng hỏa lực của cao xạ, vì cao xạ không thể với tới. Chúng không thể ngờ tính mạng của chúng đã nằm trên màn hiện sóng của các sĩ quan tên lửa.
Lệnh của sở chỉ huy Trung đoàn cho các tiểu đoàn phát sóng theo phương vị 240 - 260 ở cự ly 50km. Tiểu đoàn 63 bắt tốp 04A ở độ cao 7km, cự ly 36km phương vị 250. Tiểu đoàn 64 bắt tốp 04B (đi sau) ở độ cao 7km, cự ly 34km, phương vị 254. Mục tiêu vào đến giao điểm đúng tim (BM) trên màn hiện sóng.
Qua loa phóng thanh Thượng sĩ cận vệ Cô-lê-nhíc Ni-cô-lai - Giáo viên Đại đội Bệ phóng của Tiểu đoàn 63, Trung đoàn 236, nghe tiếng tiểu đoàn trưởng hô: "Chuẩn bị phóng". "Chạy ra bệ phóng nhanh lên!", Ni-cô-lai hét lên với các học viên Việt Nam và cả thầy và trò cùng lao ra bệ phóng, nhanh chóng tháo bỏ bạt ngụy trang các quả đạn.
Mọi người thao tác rất nhanh các công đoạn chuẩn bị phóng của mình. Thời gian lúc đó chỉ tính bằng giây.
"Số 1 sẵn sàng!; Số 2 sẵn sàng!; Số 3 sằn sàng!"… Các trắc thủ trong khẩu đội báo cáo ngắn gọn, dứt khoát.
Sau khi kiểm tra các bộ cảm biến, nối mạch những ổ cắm trên thân quả đạn tên lửa V-750. Đại đội báo cáo về Cabin điều khiển: "Bệ phóng sẵn sàng chiến đấu".
Trong ống nghe còn nghe được rất rõ những câu trao đổi qua hệ thống liên lạc khuếch đại: "Góc phương vị 120, cự ly 32; chuyển sang chế độ bám tự động (chế độ AX)". Sau đó khẩu đội bệ phóng được lệnh vào hầm trú ẩn.
Khi cả khẩu đội bệ phóng vừa đóng sập cửa khoang trên bệ phóng thì lập tức nghe hiệu lệnh đưa bệ phóng vào tư thế đồng bộ. Bệ phóng cùng tên lửa bắt đầu dịch chuyển vào góc độ phóng.
Thượng sĩ C.Ni-cô-lai báo cáo Tiểu đoàn trưởng: Trung đội bệ phóng đã vào hầm trú ẩn!
Tiếng Tiểu đoàn trưởng ra lệnh: Tiêu diệt tốp mục tiêu. Phóng loạt 3 quả, dãn cách 6 giây. Bệ 1 phóng!
- Rõ, bệ 1 phóng đạn. Tiếng sĩ quan điều khiển đáp.
Một tiếng nổ đinh tai, khiến tất cả mọi người nằm rạp xuống đất.
Quả tên lửa như mũi tên lao lên bầu trời. Tiếp đó là bệ 2, bệ 3 phóng đạn. Từ phía trên đường hào, đất đá tung bụi mù rơi xuống chỗ khẩu đội bệ phóng. Luồng khí đẩy của động cơ tên lửa đã thổi tung đất cát lên cao mấy chục mét. May mà tất cả mọi người đều đội mũ sắt.
Các động cơ ở tầng 1 đã tách, tầng 2 tiếp tục lao đi. Ba tên lửa tạo thành 3 chấm đỏ lao lên cao.
- Kích hoạt ngòi nổ vô tuyến K3!
Một ánh chớp sáng chói bung ra. Qua ống nghe khuếch đại nghe rõ tiếng sĩ quan điều khiển báo cáo: Quả 1 nổ; quả 2 nổ; quả 3 nổ. Mục tiêu đã bị tiêu diệt. Tiếng sĩ quan điều khiển báo cáo với giọng đầy xúc động.
Chiếc máy bay địch bốc cháy lao xuống kéo theo một vệt khói đen vạch rõ đường rơi của nó. Trên không trung, các trắc thủ bệ phóng nhìn thấy chiếc dù đỏ treo lơ lửng. Phi công Mỹ đã nhảy dù. Trung đội bệ phóng sung sướng bắt tay nhau:
"Chúc mừng chiến thắng đầu tiên. Nhưng thôi, chúng ta hãy trở về bệ phóng". C.Ni-cô-lai ra lệnh và họ lại lao lên phía trên.
Như vậy tốp máy bay F-4C có 4 chiếc, trúng đạn 3 chiếc, 1 chiếc rơi tại chỗ, phi công nhảy dù. Hai chiếc bị thương vội quay đầu về phía Tây Nam.
Chính ủy Trung đoàn Phạm Đăng Ty đến trận địa của Tiểu đoàn 63. Tiểu đoàn trưởng Nguyễn Văn Thân báo cáo với Chính ủy Trung đoàn đơn vị đã bắn rơi tại chỗ 1 chiếc F-4C.
Chính ủy vui vẻ trả lời: Máy bay địch mới rơi trên màn hiện sóng, ta phải nắm được đuôi của nó. Trung đoàn đang cho lực lượng quân báo đi tìm rồi.
Vài giờ sau, chiếc Com-măngca Gat của Trung đoàn trở về áp giải theo tên đại úy phi công lái chiếc F-4C nhảy dù và mảnh xác máy bay có nhãn hiệu F-4C. Tất cả các chuyên gia và học viên của hai Tiểu đoàn 63 và 64 đều vô cùng phấn khởi và vui vẻ.
Thượng úy V.M Côn-xtan-ti-nốp mồ hôi nhễ nhại, nhảy ra khỏi cabin điều khiển nói với giọng vui vẻ:
"Không khí trong cabin điều khiển thật sự không thể chịu nổi vì nóng bức, ngột ngạt, độ ẩm không khí cao lại càng khó chịu.
Hơn nữa lại có hai khẩu đội chuyên gia Liên Xô và học viên Việt Nam cùng ngồi trong một cabin bằng sắt được nung nóng dưới ánh mặt trời 40 độ C như thế này thì chịu sao nổi. Nhưng ai cũng vui mừng vì lần đầu phóng tên lửa thật và đã bắn rơi được chiếc máy bay thật của Mỹ".
Ngày 24-7-1965 đã đi vào lịch sử Binh chủng Tên lửa của Quân đội nhân dân Việt Nam. Chủ tịch Hồ Chí Minh đã ký sắc lệnh lấy ngày 24-7 hằng năm là ngày truyền thống của Binh chủng Tên lửa.
Sau trận chiến đấu thắng lợi này, đối với các học viên của Trung đoàn Tên lửa 236 coi như đã tốt nghiệp trong kỳ thi sát hạch bắn đạn thật.
Các giáo viên Liên Xô công nhận họ đã có thể độc lập đảm đương nhiệm vụ ở các vị trí chiến đấu trong bộ tên lửa phòng không SA- 75M.
Trước đó, ngày 15-5-1965, Thượng tướng Văn Tiến Dũng - Tổng Tham mưu trưởng xuống thăm và kiểm tra Trung tâm huấn luyện. Đồng chí đã nói chuyện với tất cả học viên khóa học, có các giáo viên và chuyên gia Liên Xô cùng dự:
"Ngày trước ông cha ta đánh giặc bằng gậy tre, tầm vông, giáo mác, súng trường đều thắng được giặc. Bây giờ ta có vũ khí hiện đại. Mọi thứ vũ khí, trang thiết bị kỹ thuật hiện đại của quân đội các nước anh em đã học được, sử dụng được và sẽ sử dụng tốt hơn".
Không phụ lòng quan tâm, chỉ bảo và động viên của đồng chí Tổng Tham mưu trưởng, cán bộ, chiến sĩ Trung đoàn Tên lửa 236 đã hết sức cố gắng, nhanh chóng nâng cao trình độ học tập với tinh thần cần cù, ham học, ham hiểu biết.
Bằng những nỗ lực của tất cả các học viên, từ người chiến sĩ đến trung đoàn trưởng đều có thái độ học tập nghiêm túc, đào sâu suy nghĩ những vấn đề mà các chuyên gia giảng giải. Chính vì vậy chỉ trong 3 tháng, họ đã nắm vững và làm chủ khoa học kỹ thuật trong việc sử dụng bộ khí tài tên lửa phòng không SA-75M.
Ở Mat-xcơ-va, Bộ Tư lệnh Binh chủng Phòng không Liên Xô cũng tập trung theo dõi trận đánh ngày 24-7-1965 và cũng chính họ cũng không thể ngờ được rằng với địa hình đồi núi phía Tây Hà Nội, Trung đoàn đã hành quân cơ động an toàn trong hoàn cảnh địch đánh phá ác liệt như vậy, giữ được bí mật, tạo thế bất ngờ, bắn trúng địch ngay từ loạt phóng đầu tiên, bảo toàn được lực lượng.
Nguyên soái trưởng Bat-tít-xkin, Tư lệnh Binh chủng đã chỉ thị "những kinh nghiệm đó cần được phân tích, nghiên cứu kỹ để đúc kết và viết thành tài liệu, giáo án huấn luyện phổ biến cho toàn binh chủng".
Và cuốn sách "Kinh nghiệm tác chiến của Binh chủng Tên lửa phòng không ở Việt Nam" đã được ấn hành ngày 23-2-1968 do Phó Tư lệnh Binh chủng tên lửa phòng không Liên Xô là Trung tướng X.Ph. Vi-khô-rơ làm chủ biên.
Đây là tài liệu được đóng dấu "mật" và được phổ biến đến từng Tiểu đoàn của Binh chủng để làm giáo trình huấn luyện cho bộ đội tên lửa phòng không Liên Xô.