4 sierpnia 1964 Dwa dni po pierwszym starciu USS „Maddox”, do którego dołączył niszczyciel USS „Turner Joy”, ponownie prowadził misję rozpoznawczą. W godzinach nocnych załogi obu okrętów zgłosiły wykrycie na radarach i sonarach obiektów interpretowanych jako zbliżające się jednostki północnowietnamskie. Niszczyciele otworzyły ogień i manewrowały w celu uniknięcia domniemanych ataków torpedowych. mały|Mapa przebiegu działań z udziałem niszczycieli marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych USS „Maddox” (DD-731) i USS „Turner Joy” (DD-951) w nocy 4 sierpnia 1964 roku, podczas drugiej części incydentu w Zatoce Tonkińskiej Późniejsze analizy wykazały jednak, że zgłoszenia mogły być wynikiem błędnych odczytów radarowych spowodowanych złymi warunkami pogodowymi, falowaniem morza i niewłaściwą interpretacją sygnałów. Brak było bezpośrednich obserwacji wzrokowych potwierdzających obecność kutrów przeciwnika. Dowódca USS „Maddox” wysłał meldunek, w którym sam wyrażał wątpliwości co do faktycznego przebiegu zdarzenia.