Sau những thất bại liên tiếp trong chiến lược “chiến tranh đặc biệt” ở miền Nam, Mĩ đẩy mạnh chiến tranh phá hoại ra miền Bắc với những thủ đoạn mới: cùng với các hoạt động đánh phá bằng không quân và tàu biệt kích, Mĩ đưa các tàu chiến vào vịnh Bắc Bộ. Ngày 31.7.1964, tàu khu trục Mađôc (mang số hiệu 731) thuộc Biên đội xung kích 77, Hạm đội 7 của Mĩ ở Thái Bình Dương xâm phạm vùng biển Việt Nam. Đêm 31.7 rạng sáng 1.8, tàu Mađôc tiến vào sâu trong vùng biển Quảng Bình (có nơi tàu Mađôc chỉ cách bờ 8 hải lí), rồi ngược lên phía bắc, qua các khu vực Đèo Ngang, Hòn Mát, Hòn Mê, Lạch Trường, dùng hệ thống vô tuyến điện tử để trinh sát thăm dò lực lượng và khả năng đối phó của ta; đồng thời đe doạ, uy hiếp các tàu đánh cá của ngư dân trên biển. Nhận được tin tàu Mađôc xâm phạm vùng biển của ta, sở chỉ huy tiền phương Quân chủng Hải quân ở sông Gianh đề nghị Bộ tư lệnh Hải quân và Bộ Tổng tham mưu cho phép 1 phân đội tàu phóng lôi đánh đuổi tàu địch; đồng thời lệnh cho các đài rađa hải quân tăng cường quan sát bám sát tàu Mađôc. Được phép của Bộ tổng tham mưu, ta tổ chức đánh tàu Mađôc. Lực lượng tham gia là Phân đội 3 gồm 3 tàu 333, 336, 339 (Đoàn 135) do Nguyễn Văn Bột, Phân đội trưởng chỉ huy; ngoài ra còn có 2 tàu tuần tiễu (142, 146) thuộc Phân đội 3 (Đoàn 130) ở khu tuần phòng Thanh Hóa đi yểm trợ phía sau.

 
Tàu 333 thoát li chiến đấu sau khi phóng lôi

11 giờ 30 phút ngày 2.8, các tàu của Phân đội 3 tới vùng biển Hòn Mê (Thanh Hóa); 13 giờ 30 phút ngày 2.8, phát hiện tàu khu trục Mađôc cách phía nam Hòn Mê 10 hải lí, xâm phạm vùng biển giữa Hòn Mê và Lạch Trường (Thanh Hoá). Các tàu thuộc Phân đội 3 (Đoàn 135) được lệnh xuất kích, trong đó Tàu 333 chì huy dẫn đầu, tiếp sau là 2 tàu 336 và 339 chạy về hướng tàu Mađôc; 2 tàu tuần tiễu 142 và 146 thuộc Phân đội 3 (Đoàn 130) đi yểm trợ ở phía sau, nhưng do sóng to bị bứt ra xa khỏi đội hình. 14 giờ 52 phút, rađa tàu chỉ huy 333 phát hiện tàu địch, toàn phân đội tăng tốc độ, tiến thẳng về hướng tàu Mađôc. Phát hiện lực lượng ta chỉ có 3 tàu phóng ngư lôi loại nhỏ, tàu Mađôc vẫn giữ nguyên hướng chạy; khoảng cách giữa tàu Hải quân Việt Nam và tàu Mađôc mỗi lúc một gần. Khi pháo lớn trên tàu Mađôc bắn vào tàu của ta, Phân đội trưởng Nguyễn Văn Bột lệnh cho biên đội vận động theo hình chữ chi để tránh đạn địch và tiếp tục tiến lên áp sát tàu Mađôc. Khi thấy tàu Mađôc chuyển hướng và tăng tốc độ nhằm bứt khỏi cự li của biên đội phóng lôi, 3 tàu phóng lôi của ta tăng tốc bám sát, chạy hướng song song với tàu Mađôc; Thuyền trưởng Tàu 333 cho tăng hết tốc độ vượt lên trước tàu địch, đồng thời Tàu 336 và Tàu 339 cũng tăng tốc độ hướng về phía Mađôc đế phối hợp hành động. Địch dùng các loại pháo cỡ 40 mm, 20 mm và trọng liên bắn xối xả, máy bay bắn rôcket vào đội hình tàu ta, trong đó một quả bắn trúng phía trước đài chỉ huy Tàu 336, làm Thuyền trưởng Nguyễn Văn Tư bị trúng đạn hi sinh. Mặc cho địch đánh phá ác liệt, 2 tàu 336 và 339 vẫn tiếp tục công kích; loạt ngư lôi đầu tiên của Tàu 339 không gây được tổn thất cho tàu Mađôc, tiếp đó, Tàu 333 bám sát bắn thẳng lên mặt boong tàu Mađôc.
Trước tinh thần chiến đấu dũng cảm của Hải quân Việt Nam, quân Mĩ trên boong rút xuống hầm tàu, đồng thời huy động 4 máy bay phóng rôcket xuống Tàu 333; trận đánh chuyển sang hình thức tác chiến đối không diễn ra không cân sức giữa các tàu của ta với máy bay địch. Tàu 339 sau khi phóng ngư lôi vào tàu Mađôc, lập tức chuyển sang đánh máy bay, sau đó rời khỏi khu vực chiến đấu, chạy về phía đất liền. Còn hai tàu 333 và 336 tiếp tục đánh trả máy bay địch; một máy bay địch lao xuống thấp bị hoả lực phòng không trên Tàu 333 bắn trúng bốc cháy rơi xuống biển, chiếc máy bay thứ hai lao xuống thấp cũng bị trúng đạn, vội tăng độ cao bay thẳng về hướng nam, những máy bay địch còn lại không dám lao xuống thấp do sợ hoả lực của ta bắn hạ. Khi tàu Mađôc đã rút xa khỏi vùng biển Bắc Việt Nam 12 hải lí, máy bay Mĩ vội trút hết bom đạn xuống biển rồi rút chạy. Kết quả, tàu Mađôc bị trúng đạn 14,5 mm vào mạn, làm một số thiết bị trên boong tàu hư hỏng, 1 máy bay bị bắn cháy, 1 bị thương; ta hi sinh 4, bị thương 6 người; 2 tàu 336 và 339 bị hỏng một số thiết bị trên boong và trong khoang.
Trận đánh tàu MaĐôc là trận chiến đấu đầu tiên của Hải quân nhân dân Việt Nam trong tình huống chiến đấu độc lập trực tiếp đối đầu với tàu khu trục và máy bay Mĩ, với số lượng tàu ít và nhỏ bé, còn nhiều hạn chế về tính năng kĩ thuật và trang bị, hoạt động; trận đánh thể hiện ý chí quyết chiến, quyết thắng, dũng cảm và mưu trí của Bộ đội Hải quân nhân dân Việt Nam; trận đánh đã góp phần cổ vũ mạnh mẽ quyết tâm của quân và dân Việt Nam đánh thắng cuộc chiến tranh phá hoại bằng không quân và hải quân Mĩ ra miền Bắc.

Nguồn: Bách Khoa toàn thư Quân sự Việt Nam, Quyển 1: Lịch sử Quân sự (Nhà xuất bản Quân đội Nhân dân - năm 2015)