Sự kiện Vịnh Bắc Bộ (tiếng Anh: Gulf of Tonkin incident) là một cuộc chạm trán tầm cỡ quốc tế dẫn tới việc Hoa Kỳ tham gia trực tiếp hơn vào cuộc Chiến tranh Việt Nam. Sự kiện bao gồm hai cuộc đụng độ; sự kiện lần đầu, được chứng minh là đã xảy ra, vào ngày 2 tháng Tám năm 1964, là do quân đội Việt Nam Dân chủ Cộng hòa (VNDCCH) tiến hành để đáp lại những chiến dịch ngầm của Mỹ ở vùng vịnh. Một cuộc đụng độ thứ hai, từng được cho là đã xảy ra vào ngày 4 tháng Tám năm 1964, là giữa tàu của VNDCCH và Hoa Kỳ trong vùng biển vịnh Bắc Bộ. Hoa Kỳ ban đầu đổ lỗi cho VNDCCH cho cả hai sự kiện. Điều tra sau này cho thấy cuộc tấn công lần thứ hai chưa từng xảy ra; báo cáo của hải quân Mỹ đã dựa trên hầu hết các tín hiệu liên lạc đã bị họ diễn giải sai.
Vào ngày 2 tháng Tám năm 1964, tàu khu trục USS Maddox, khi đang thực hiện tuần tra tình báo tín hiệu, một phần trong các chiến dịch DESOTO, đã bị ba tàu phóng lôi P-4 của đội Ngư lôi 135 của Hải quân Nhân dân Việt Nam tiếp cận. Tàu Maddox đã bắn các phát súng cảnh cáo, và những tàu phía Việt Nam tấn công lại bằng ngư lôi và súng máy. Trong cuộc giao tranh sau đó, một máy bay Hoa Kỳ (được phóng từ tàu sân bay USS Ticonderoga) bị hư hại, ba tàu phóng lôi của VNDCCH bị hư hại, và bốn thủy thủ Việt Nam thiệt mạng, cùng với sáu người khác bị thương. Không có thương vong về người bên phía Hoa Kỳ. Tàu Maddox đã "bình an vô sự ngoại trừ một lỗ đạn duy nhất từ loạt đạn súng máy của Việt Nam".
Vào ngày 4 tháng Tám năm 1964, tàu khu trục USS Turner Joy tham gia cùng tàu Maddox trong một nhiệm vụ DESOTO khác. Tối hôm đó, các con tàu đã khai hỏa dựa vào thông tin phản hồi từ sóng radar và sonar; trước đó có thông báo lực lượng Hoa Kỳ đã ngăn chặn và thu nhận các tín hiệu liên lạc và tuyên bố một cuộc tấn công sắp sửa xảy ra. Chỉ huy của lực lượng đặc nhiệm Maddox, Đại úy John Herrick, báo cáo rằng các tàu Mỹ đang bị tấn công bởi những tàu chiến Việt Nam, trong khi trên thực tế không có tàu nào của Việt Nam hiện diện ở đó. Mặc dù Herrick sớm nghi ngờ ghi nhận ban đầu của lực lượng đặc nhiệm về cuộc tấn công, tổng thống Mỹ Johnson đã dựa vào các liên lạc của Cơ quan An ninh Quốc gia được thu nhận và diễn giải sai lệch để kết luận rằng cuộc tấn công là có thật, và dựa vào đó để mở màn chiến dịch không kích tấn công vào VNDCCH.
Mặc dù có người bày tỏ nghi ngờ liên quan đến cuộc tấn công thứ hai từ năm 1964, nhưng phải đến nhiều năm sau đó mới được kết luận rằng vụ việc chưa bao giờ xảy ra. Trong bộ phim tài liệu Sương mù Chiến tranh (The Fog of War) năm 2003, cựu Bộ trưởng Quốc phòng Hoa Kỳ Robert S. McNamara thừa nhận rằng có một cuộc tấn công vào tàu USS Maddox xảy ra vào ngày 2 tháng Tám, nhưng cuộc tấn công ngày 4 tháng Tám, được Washington dựa vào để cho phép trả đũa VNDCCH, đã chưa bao giờ xảy ra. Năm 1995, McNamara gặp cựu Đại tướng Quân đội Nhân dân Việt Nam Võ Nguyên Giáp để hỏi chuyện xảy ra vào ngày 4 tháng Tám năm 1964. Ông Giáp nói "Hoàn toàn chẳng có gì xảy ra cả". Ông Giáp cho rằng vụ tấn công chỉ là tưởng tượng. Năm 2005, một nghiên cứu lịch sử nội bộ của Cơ quan An ninh Quốc gia đã được giải mật; nó kết luận rằng Maddox đã giao chiến với Hải quân Nhân dân Việt Nam vào ngày 2 tháng Tám, nhưng sự kiện ngày 4 tháng Tám là dựa trên thông tin tình báo kém chất lượng của Hải quân Mỹ và các thông tin liên lạc của VNDCCH đã bị trình bày sai.
Kết quả của hai cuộc đối đầu này là việc Quốc hội Hoa Kỳ thông qua Nghị quyết vịnh Bắc Bộ, trao cho Tổng thống Hoa Kỳ Lyndon B. Johnson quyền hỗ trợ bất kỳ quốc gia Đông Nam Á nào có chính phủ được coi là bị đe dọa bởi "sự xâm lược của cộng sản". Nghị quyết này có vai trò như một sự biện minh hợp pháp cho Johnson để ông triển khai các lực lượng quân sự của Hoa Kỳ và bắt đầu chiến tranh rộng rãi chống lại VNDCCH.