Giữa năm 1964, trước những thất bại nặng nề ở Miến Nam, đế quốc Mỹ bắt đầu dùng không quân ném bom phá hoại Miền Bắc. Giôn -Xơn đã tuyên bố “đưa Miền Bắc Việt Nam trở về thời kỳ đổ đá”. Chiến tranh phá hoại bằng các loại máy bay tối tân của không lực Hoa Kỳ ngày càng leo thang ác liệt. Thị Xã Thanh Hoá lúc đó trở thành một trong những trọng điểm đánh phá của không quân Mỹ. Bệnh viện 71 lúc đó đang đóng quân tại Ngã Ba Voi, gần đường quốc lộ 1 nên cũng không nằm ngoài mục tiêu đánh phá của máy bay Mỹ. Tình hình chiến sự ngày càng nguy hiểm xong cán bộ công nhân viên Bệnh viện 71 vẫn kiên cường bám trụ Bệnh viện phục vụ bệnh nhân. Các phương án chiến đấu được triển khai. Đội dân quân tự vệ và đội cấp cứu chấn thương được thành lập. Ban Giám đốc cũng đã đề ra phương án chia Bệnh viện thành nhiều đơn vị nhỏ cơ động để sẵn sàng phục vụ cấp cứu chấn thương thời chiến./

Tháng 7 năm 1965 Bệnh viện 71 bị máy bay Mỹ tàn phá nặng nề. Trong cuốn “Bệnh lao ngày nay và ngày mai” (NXB Y học Hà Nội -1974) của GS-BS Nguyễn Đình Hường, nguyên giám đốc bệnh viện lao TW đã giành một đoạn viết về sự kiện này như sau: “Một buổi sáng đẹp trời, gió từ Sầm Sơn lồng lộng thổi về các buồng bệnh rộng rãi và mát mẻ của bệnh viện K71, một bệnh viện chuyên khoa chữa lao lớn nằm ở ngoại vi thị xã Thanh Hoá. Bệnh viện vừa bắt đầu một ngày làm việc. Những tà áo trắng bắt đầu qua lại các bệnh phòng, những khay thuốc vừa được đưa đến các giường bệnh, những tập bệnh án đang được mở ra…thì hết sức bất ngờ, cùng với tiếng rít gào chát chúa của động cơ phản lực siêu âm, từng đoàn máy bay Mỹ ập tới. Bom đạn trút xuống, những bức tường lớn đổ sập đè lên bơm tiêm, tủ thuốc, những khung cửa văng xa cùng với những dụng cụ phẫu thuật, chai lọ, hồ sơ, phiếu xét nghiệm…Cuộc tàn phá man rợ bệnh viện lao 500 giường này kéo dài hơn 4 tiếng đồng hồ.” Tác giả Nguyễn Đình Hường đã gọi đó là “cuộc chiến tranh bẩn thỉu” vì trong khi rêu rao về nhân quyền, đế quốc Mỹ đã không từ bỏ cả các mục tiêu dân sự là bệnh viện và trường học. Ngay sau khi được tin Bệnh viện 71 bị ném bom, Bộ trưởng Bộ Y tế lúc đó là BS Pham Ngọc Thạch đã đến thăm và động viên cán bộ nhân viên và bệnh nhân, đồng thời chỉ đạo Bệnh viện có kế hoạch sơ tán ngay khỏi trọng điểm phá hoại của máy bay Mỹ để nhanh chóng củng cố cơ sở phục vụ bệnh nhân. Thực hiện chỉ đạo của Bộ trưởng Bệnh viện đã chia thành nhiều đơn vị nhỏ gọi là các ban và di chuyển đến các vùng nông thôn Thanh Hoá để tiếp tục thực hiện nhiệm vụ chính trị của mình. Những địa danh của các vùng Yên Định, Thọ Xuân đã để lại bao kỷ niệm sâu sắc về tình đất, tình người trong thời kỳ khó khăn nhất của cuộc kháng chiến chống Mỹ xâm lược.