Chiến dịch này nhằm phá hủy tiềm lực quốc phòng, ngăn chặn sự chi viện của miền Bắc đối với miền Nam, gây sức ép buộc Chính phủ Việt Nam thương lượng theo những điều kiện của Mỹ.
Để thực hiện chiến dịch này, quân Mỹ đã huy động lực lượng không quân đánh phá quy mô lớn và liên tục trên miền Bắc Việt Nam. Quân đội Mỹ sử dụng khoảng 100-160 (lúc cao nhất là 250) lần chiếc máy bay/ngày đánh phá các đầu mối giao thông, kho tàng, khu dân cư từ Vĩnh Linh đến Thanh Hóa; từ tháng 6-1965 mở rộng chiến tranh lên Bắc vĩ tuyến 20, đánh phá hệ thống đường bộ, đường sắt Nam và Bắc sông Hồng...
Năm 1966, Mỹ tăng cường độ đánh phá lên gấp đôi, với 200-250 (lúc cao nhất 400) lần chiếc máy bay/ngày (từ tháng 4-1966 sử dụng cả B-52) đánh phá các kho xăng dầu, cơ sở công nghiệp... ở ngoại vi Hà Nội, Hải Phòng và nhiều nơi khác; năm 1967 tập trung vào các khu công nghiệp (Thái Nguyên, Việt Trì...), mở nhiều đợt đánh lớn vào Hà Nội, Hải Phòng, rải mìn phong tỏa các cửa sông, bến cảng.
Sau cuộc Tổng tiến công và nổi dậy Tết Mậu Thân 1968 của quân và dân miền Nam, ngày 31-3-1968, Mỹ ngừng ném bom từ vĩ tuyến 20 trở ra, đồng thời tập trung đánh phá ác liệt các tỉnh từ Thanh Hóa trở vào với số trận đánh tăng 2,6 lần, mật độ bom đạn gấp 20 lần. Bị thất bại nặng (hơn 3.200 máy bay bị bắn rơi) mà không đạt mục đích, ngày 31-10-1968, chiến dịch Sấm Rền kết thúc. Ngày 1-11-1968, Tổng thống Mỹ B. Johnson buộc phải tuyên bố chấm dứt ném bom, bắn phá miền Bắc Việt Nam.
Tổng kết chiến dịch, một số nghiên cứu của Mỹ đã xem chiến dịch này như là một công thức cho thất bại, khẳng định Việt Nam đã sáng tạo các chiến thuật mới nên đã tự vệ hiệu quả bằng các vũ khí không-đối-không và đất-đối-không tinh vi, nhiều tầng nhiều lớp đan xen, tạo nên một trong những khu vực phòng không hữu hiệu nhất mà các phi công quân sự Mỹ từng đối mặt trong các cuộc chiến.
Chiến dịch Sấm Rền khởi đầu là một chiến dịch mang tính chất chiến lược và tâm lý, nhưng nó đã nhanh chóng chuyển thành hoạt động ngăn chặn-một nhiệm vụ chiến lược và sự thất bại chung cuộc. Cho đến nay, lịch sử chiến tranh thế giới ghi nhận, chỉ duy nhất lực lượng phòng không và không quân Việt Nam là dám đối đầu và đã chiến thắng không quân Mỹ.
VĂN TUẤN