中國一方麵在國內加緊戰備，另一方麵增加了對越南民主共和國的軍事援助。與此同時，中國領導人還通過多種渠道和場合，向美國發出警告，表達中國對美國幹涉越南的嚴重關切。1965年4月2日，周恩來請巴基斯坦總統阿尤布·汗向約翰遜總統轉達四點警告：一、中國不會主動挑起對美國的戰爭；二、中國人說話是算數的，那就是如果亞洲、非洲或世界上任何國家遭到以美國為首的帝國主義的侵略，中國政府和人民是一定要給予支持和援助的。如果由於這種正義行動引起美國侵犯中國，我們將毫不猶豫地奮起反抗，戰鬥到底；三、中國是作了準備的。如果美國把戰爭強加於中國，不論它來多少人，用什麼武器，包括原子武器在內，可以肯定地說，它將進得來，出不去；四、戰爭打起來，就沒有界限。
後來，約翰遜政府由於不滿意阿尤布·汗對中國的友好態度，推遲了他訪問美國的計劃。結果，周恩來委托阿尤布·汗向美國傳遞的四點警告未能轉達。因此，1965年6月8日，周恩來又委托坦桑尼亞總統尼雷爾向美國轉達這四點警告。與此同時，外交部長陳毅於5月31日在北京約見英國駐華代辦霍普森（Donald Charles Hopson），請他向美國轉達周恩來的四點警告。
美方很重視中國發出的訊息。國務院遠東事務助理國務卿威廉·邦迪（William Bundy）在接到英國駐華代辦霍普森轉達的中方警告後，很快於6月5日向國務卿臘斯克作了彙報。邦迪說，中國外交部長已經向美國亮出底牌。如果美國對北越的攻擊隻是限於空中轟炸，而不直接打擊中國，北京不會參戰；如果北京一旦參戰，它就會全力以赴打到底。邦迪還告訴臘斯克，他已經請英國方麵轉告中國：美國收到中國的信息了。
6月26日，麥克納馬拉在一份給約翰遜的備忘錄中，分析了中國和蘇聯可能會對美國在越南增加軍事介入的反應，擔心中蘇在北越為擴大影響而展開的競爭會刺激北京增加對河內的援助。麥克納馬拉指出，隻要美國或南越軍隊不對北越發動地麵進攻，隻要美國或南越的飛機不轟炸和襲擊中國領土，中國很可能不會派正規地麵部隊或飛機參戰。但是，蘇聯擴大對北越的支持可能會促使中國以誌願軍的形式向北越派出地麵部隊，以和蘇聯爭影響。
7月22日，約翰遜總統在和參謀長聯席會議的將軍們討論是否再向南越增兵10萬人時，明確表達了他對中國反應的擔心。他問：如果美國再向南越派10萬士兵，中國和蘇聯會不會介入？陸軍參謀長哈羅德·約翰遜（Harold Johnson）將軍回答：不會。約翰遜總統反駁：當年朝鮮戰爭時麥克阿瑟將軍也認為中國不會介入朝鮮。約翰遜將軍不以為然地說，現在的情形和朝鮮戰爭時的情形不同。約翰遜總統重申，美國不得不考慮中國向越南派兵參戰的可能。很明顯，約翰遜總統很在意中國的態度，他用朝鮮戰爭中麥克阿瑟將軍忽視中國警告的教訓，來批評陸軍參謀長輕視中國的傾向。
約翰遜總統在實施“滾雷行動”時，小心挑選轟炸目標，一開始，隻限於北越的南部，遠離中國邊境，以後逐級將轟炸目標向北部擴大。1965年4月6日，約翰遜簽署命令，禁止美軍攻擊河內附近的米格19飛機機場，以免打死在那裏工作的中國顧問和技師。4月8日，幾架執行轟炸北越橋梁任務的美國軍機進入海南島榆林上空，與中國海軍航空兵飛機遭遇，美國飛機向中國飛機發射空對空導彈。事件中，一架美國飛機失蹤。中美戰機的衝突讓約翰遜總統非常緊張，他一天一夜沒合眼，十分關切事態的發展。他在4月8日半夜十二點零五分和次日淩晨三點五十五分，兩次打電話給國防部指揮中心，詢問失蹤飛機的下落和飛行員的情況。約翰遜非常害怕由於對越戰升級操作不當而引起中美衝突。整個1965年上半年，越南這個“燙手的熱山芋”讓約翰遜經常寢食不安。
8月，美國參謀長聯席會議提出一個越南作戰方案，其中包括加強和擴大對北越的空中和海上打擊、進軍老撾和柬埔寨以阻止北越通過“胡誌明小道”向南方遊擊隊運送武器裝備、用布雷的方式封鎖北越主要港口海防港、在泰國增兵以阻嚇中國等措施。約翰遜拒絕采納這些建議，因為他擔心這些行動會激怒中國，引起中美對抗。他還拒絕軍方提出的動員後備役和國民警衛隊、在國會通過對越宣戰、置國家於戰爭狀態、征戰爭稅等要求，他擔心這些行動會刺激中國。