巴基斯坦博物馆的一架 F-86F，挂 AIM-9B
1968 年台海空战中最后一战——一一三空战中，携带了响尾蛇导弹的对岸 F-104 战斗机群倚仗先进武器，大白天敢于深入大陆纵深进行攻击，结果在返航途中被解放军歼-6 战斗机群迎头拦截，击落一架战斗机。这也说明虽然拥有了先进武器也不能盲目轻敌，否则会给自己带来不必要的危险。反之劣势装备一方如果掌握了正确的战术也能打出漂亮的伏击战。
第二阶段是导弹运用的完善期，空空导弹开始成批投入战场使用；专门为导弹空战设计的战斗机开始列装部队。这一阶段经历了两场高强度的战争——越南战争和中东战争，战争双方为了争夺制空权展开了激烈的空战，在紧张复杂的空战实践中，与导弹空战配套的指挥体系（空中预警与电子对抗体系、反雷达作战系统、地面防空与拦截机相结合的防空系统）也开始形成，交战各方对于导弹运用技术日益娴熟、对于导弹性能也提出了更高的要求。这个阶段是导弹发展历程中的重要阶段，是导弹运用技战术条令全面形成的阶段。
20 世纪 60 年代初期，响尾蛇作为美军的主力空空导弹开始投入越战，但由于当时电子管电路稳定性差以及红外导引头容易被阳光云层干扰，影响了导弹的战场发挥；加上当时很多战斗机飞行员不能熟练运用导弹，不能很好把握发射导弹的时机，经常错过战机；还有就是早期 AIM-9 导弹还有第一代用于导弹空战的战斗机（F-4 鬼怪、MiG-21）都是为了拦截大中型战略轰炸机设计，实战中却被用来和对方战斗机进行空中格斗，夺取制空权，导弹和飞机的性能都和实际要求有距离，因此响尾蛇在越战中的表现最初并不理想。
VF-111“流浪者”中队的 F-4B 准备从“珊瑚海”号航母上弹射起飞执行轰炸北越目标的任务。由于高温环境，造成“鬼怪”的外挂能力下降，仅挂 4 枚 MK82 炸弹和两枚 AIM-9D 导弹
最初美军 F-4 鬼怪战斗机只搭载导弹，没有安装航炮，但是实战中却发现无论是响尾蛇、猎鹰还是麻雀，可靠性都很差，发射出去的导弹接连脱靶，轻则贻误战机，重则给自己带来危险（美国海军航空兵的一支 F-4 战斗机 4 机小队在于中国海军航空兵歼-5 战斗机群的空中摩擦中甚至发生自己发射的导弹击落了友机的事件）。结果只好心急火燎地重新安装上航炮。
美国空军的 F-4E 上增加了一门航炮，以提高任务的灵活性
而越南空军的飞行员也遇到了尴尬，他们原本对刚拿到手的 MiG-21 战斗机和 K-13 空空导弹满怀信心，可是实战中却大失所望——最初空战中连续发射了 14 枚导弹全部失的不说，甚至还损失了一架 MiG-21！无奈之下也只好重新装上了空空火箭弹。
越南空军的 MiG-21 机群，翼下挂载 K-13 空空导弹
交战各方都开始对这种情况进行了分析改进：越南空军在仔细研究了 MiG-21 的技战术特点后，放弃了在 MiG-15/17 上使用的低空缠斗的打法，转而采取“掠袭”战术——利用 MiG-21 高空高速性能攻击对方机群，高速脱离后再第二次攻击。而美军除了加紧改进响尾蛇的性能外，也积极改进空战技术，开设了 TOP GUN 这样的空战技术培训学校，由此受到了明显效果。
1972 年 4 月 6 日，美国恢复对越南的大规模轰炸——这就是著名的“后卫”战役，经过差不多 2 年修整的美军飞行员得到了很好的空战训练，空战水平有了明显提高：1 月 19 日，海军 VF-96 战隼中队的“公爵”科宁汉姆中尉使用 AIM-9 击落了一架 Mig-21；5 月 8 日他又用 AIM-9 击落了一架 MiG-17；5 月 10 日是他的幸运日，一天里大开杀戒——击落 3 架敌机，全部使用 AIM-9 导弹。10 月 13 日美军的柯蒂斯.威斯特法尔中校驾驶 F-4 也用空空导弹击落一架米格，他成为越战中最后成为王牌的飞行员。
Philip West 所作“Showtime 100”，描绘公爵在这天击落第二架米格的情景
而越南方面，7 月 5 日，927 中队的两位飞行员发射 K-13 导弹，各自击落一架 F-4。值得一提的是后卫I战役中，两位越南飞行员联手使用 K-13 导弹击落了一架 B-52 轰炸机。1972 年 12 月 27 日夜间，越南空军飞行员潘赞驾驶 MiG-21 连续发射两枚导弹击落了一架 B-52。
越战中 1972 年是空战水平最高的一年，双方大量投入超音速战斗机，不分白天黑夜大打导弹战。越南飞行员甚至学会了驾驶 MiG-21 勇敢的接近大型目标，使用 K-13 击毁对方的 B-52 轰炸机。导弹开始取代航炮成为空战重要武器。
中东战争是冷战中继越南战争后又一场高强度高水平局部战争。由于交战区域地处沙漠地带，地形空旷，掌握制空权显得尤为重要，为此阿以空军都投入大量精力。与越南空战不同的是，由于地形导致地面野战防空系统无法完全覆盖整个空域，整个中东战争中大规模的战略轰炸和要地防空作战从未出现过，更多的是前沿上空空中格斗和浅近纵深地带的对地打击，最多是对对方纵深重要军事目标的空中打击，因而双方空军都非常重视如何在地面或者空中消灭对方空中力量。因此中东空战中空战水平可以说是战后历次局部战争中水平最高的。
1967 年的第三次中东战争第一天，以色列空军通过空中突袭一举将埃及、叙利亚空军主力摧毁于地面，少数残存的阿拉伯战斗机就算升空迎敌也很快被对手全部击落。整场战争中空战不算多。但是也有零星导弹空战的实践。
战争第一天，当以色列空军突袭埃及苏威尔基地时，埃及飞行员 Awad.Hamdi 是极少幸存者之一，他驾驶一架没有挂副油箱的 MiG-21 飞机使用 K-13 导弹打下一架以色列飞机。
埃及 MIG-21 照相枪拍下的攻击 F-4E 过程
回顾第三次中东战争，空空导弹的实践并不多（公开资料中多数空战战果都是航炮获得的），一方面由于战争持续时间短；另一方面也由于当时空空导弹和机载雷达的可靠性有问题。当时的伊拉克战斗机飞行员反映 MiG-21PF 的“雷达冷却系统问题严重，导致 K-13 雷达根本不能在超过 1.2 马赫情况下使用。
而以色列飞行员也遇到相同的问题：幻影 III 装备的 Cyrano 多普勒雷达系统性能是非常先进，可是当敌机出现在自己下方时，它就开始部分失灵了。此外这种雷达还很娇气，温度过高时会死机。