Thiếu tướng phi công, Anh hùng LLVTND Phạm Ngọc Lan từng giữ nhiều chức vụ quan trọng trong Quân chủng PK – KQ và Bộ Quốc phòng, nhưng ông thường được nhiều người biết đến với tư cách là phi công Việt Nam đầu tiên bắn rơi máy bay phản lực Mỹ trong trận không chiến ngày 3/4/1965 trên bầu trời Hàm Rồng, mở ra mặt trận trên không của KQNDVN Anh hùng.
Sáng ngày 3/4/1965, theo phương án đã chuẩn bị, Biên đội nghi binh do phi công Trần Hanh bay số 1 được lệnh cất cánh trước, bay ở độ cao 6.000m trên vùng trời khu vực Ninh Bình với nhiệm vụ nghi binh và sẵn sàng yểm trợ cho biên đội tấn công.
Mấy phút sau, Biên đội tấn công do phi công Phạm Ngọc Lan chỉ huy được lệnh xuất kích. Phát hiện một chiếc F8 của Hải quân Mỹ, Phạm Ngọc Lan nhanh chóng bám theo và đưa chiếc F8 vào vòng ngắm, đến đúng cự ly anh nổ súng, chiếc F8 trúng đạn bốc cháy và lao xuống đất. Lúc này là 10 giờ 14 phút ngày 3/4/1965, giờ phút lịch sử khi máy bay tiêm kích của KQNDVN lần đầu tiên đã hạ gục một chiếc máy bay phản lực F8 của Mỹ. Trong trận ra quân đầu tiên, các phi công tiêm kích của KQNDVN đã bắn rơi 2 chiếc máy bay F8 của Hải quân Mỹ.
Ngày 5-4-1965, Đại tướng Võ Nguyên Giáp đã trực tiếp nghe Bộ Tư lệnh Quân chủng Phòng không - Không quân báo cáo. Đại tướng đã biểu dương và đánh giá cao trận thắng có nhiều ý nghĩa, vừa có tác dụng cổ vũ, rèn luyện bộ đội, vừa là tiền đề cho các chiến thắng sau này. Với chiến thuật, phương án dẫn đường đã được chuẩn bị kỹ lưỡng và cách đánh sáng tạo của phi công, những chiếc MiG 17 lạc hậu vẫn hoàn toàn có thể bắn hạ những máy bay hiện đại nhất của Mỹ thời đó.
Cũng trong ngày 5/4/1965, sau những chiến thắng của KQNDVN lần đầu bắn rơi máy bay phản lực Mỹ, mở mặt trận trên không, Bác Hồ đã gửi thư khen ngợi Bộ đội Không quân: “Các chú đã chiến đấu dũng cảm, đã tiêu diệt máy bay Mỹ. Các chú đã thực hiện khẩu hiệu “Đã đánh là thắng”. Như thế là xứng đáng với truyền thống anh hùng của quân và dân ta".
Sau trận không chiến ngày 3/4/1965, ông còn tham gia nhiều trận đánh khác của KQNDVN trên các loại máy bay MiG17, MiG21; ông còn là một trong những cán bộ của Quân chủng PK – KQ chuẩn bị cho trận đánh của Phi đội Quyết thắng ném bom sân bay Tân Sơn Nhất ngày 28/4/1975.
Cả cuộc đời đi theo cách mạng, Thiếu tướng phi công, Anh hùng LLVTND Phạm Ngọc Lan luôn nhớ tới những lời động viên và căn dặn của Bác Hồ. Ông cùng đồng đội đã nghiêm túc làm theo lời Bác, nêu cao bản lĩnh chính trị, vươn lên làm chủ khoa học - kỹ thuật, làm chủ bầu trời, góp phần bảo vệ chủ quyền quốc gia và chủ quyền biển đảo thiêng liêng của Tổ quốc.