当时，越南战争再度升级。1965年3月，美国藉口保障“基地安全”，派大批海军陆战队在越南登陆，开始直接参与地面作战。越南战争的升级和不断扩大使美国的霸权政策处处捉襟见肘，美国在远东战略上急需日本的理解和各方面的合作。1965年4月24日，约翰逊派特使洛奇抵日，同佐藤会谈，称“美国的目的是以越南作为防御来自共产主义的侵略，要求日本予以理解和合作”。（注：（日）吉泽清次郎监修：《战后日美关系史》，上海人民出版社1977年版，第99页。）1965年4月22日到5月2日，又派国务院政策委员会主席罗斯托到日本向各界游说美国的侵越政策，以便平复日本人民的反战情绪。1965年12月8日，及翌年1月6日，又先后派遣副总统汉弗莱、总统特使哈里曼抵日，请求日本对美国的“和平事业”进行合作。1966年12月，美国国务卿腊斯克又到日本同佐藤进行会谈，就对华政策、越南局势等交换意见，要求日本提供合作。佐藤表示“日本政府在越南问题上不能采取纯粹中立的立场”，因为驻越美军的行动是为了维护远东的安全。日本有向其提供设施和区域的义务”（注：冯瑞云：《近代日本国家发展战略--当代日本发展述论》，吉林大学出版社1991年版，第208页。），“保证全面配合”（注：（日）吉泽清次郎监修：《战后日美关系史》，上海人民出版社1977年版，第99页。）。
    为此，佐藤内阁采取了积极的政策措施。其一，为美国的侵越战争提供医疗班、海员和军需品，公然允许美国的军舰和核潜艇进入横须贺、佐世保等海军基地，允许在日本本土上设立侵越美军的后方医院等。其二，对美国提出的“远东国际形势，以及日本的防卫等方面问题”，表示，“支持美国的越南政策”（注：（日）吉泽清次郎监修：《战后日美关系史》，上海人民出版社1977年版，第101页。）。
    为了更多地担负起日美安保体制中的义务，佐藤内阁加强了防卫力量。1967年3月，继《第二次防卫力量整备计划》（简称“二次防”）之后，佐藤政府制订了《第三次防卫力量整备计划》（简称“三次防”）。按照该计划，日本从1967年度到1971年度，拨款2.34兆日元，用于防卫力量的充实和现代化，以便“最有效地应付使用常规武器的局部战争下的侵略事态”。其重点是“强化海上防卫力量、防空力量及陆上防卫能力”。准备装备舰对空导弹配备舰、直升机起降舰等护卫舰4艘、潜艇5艘、反潜机60架、反潜直升机133架，来确保海上交通安全；组编两支地对空导弹部队和更新战斗机机种来增强空中防卫能力；配备大中型直升机183架、装甲运输车160辆、更新战车280辆、增加陆上自卫官8500人，并重新编制部队，加强训练，来提高陆上防卫能力和机动能力（注：（日）鹿岛和平研究所编：《日本外交主要文书年表》（2）（1961-1970年）原书房1984年版，第682页。）。
    在加强日本防卫力量的同时，佐藤进一步着手强化日美安全保障体制。1966年1月28日，佐藤在第51届通常国会施政方针演说中认为：“在目前的国际形势下，考虑到我国的国家利益，自己努力保卫国家安全的同时，维持日美安全保障体制是确保我国和平与安全的最现实的政策”（注：日本外务省编：《我国外交近况》（第十号）《资料》，昭和41年8月，第5页。）。根据佐藤内阁的这一方针，1966年4月16日，日本外务省发表“关于日美安全保障条约中的一些问题”的声明，表示“若到1970年国际形势没有重大变化，希望继续维持日美安全保障体制”（注：日本外务省编：《我国外交近况》（第十一号）《资料》，昭和42年12月，第9页。），开始准备自动延长日美安全保障体制。在此基础上，1967年11月，佐藤第二次访美，同约翰逊总统会谈，双方明确了“为确保日本的安全和远东的和平与安全，坚持日美之间的相互合作和安全保障条约是两国的基本政策”（注：（日）鹿岛和平研究所编：《日本外交主要文书年表》（2）（1961-1970年）原书房1984年版，第733页。），并表示，“维持和平与安全不单依靠军事方面，也要依靠政治稳定和经济发展”（注：（日）鹿岛和平研究所编：《日本外交主要文书年表》（2）（1961-1970年）原书房1984年版，第734页。）。从而把日美安全保障体制从军事领域扩大到了政治、经济领域。
    1969年11月，佐藤第三次访美，与新上任的尼克松总统举行会谈，在有关安全保障方面再次确认“日美安保条约在维持包括日本在内的远东的和平与安全上起的重要作用”并就自动延长安保条约达成了共识。在这次日美联合公报中，佐藤还有意识地强调“韩国的安全对日本自身的安全是重要的”，“维持台湾地区的和平与安全对日本的安全来说也是极其重要的因素”（注：（日）鹿岛和平研究所编：《日本外交主要文书年表》（2）（1961-1970年）原书房1984年版，第880-882页。），“日美两国共同的安全保障的利益，在冲绳行政权归还日本的协定上面得到满足”等。这就不仅把日美安保体制的适用范围扩大到冲绳，而且进一步扩大到朝鲜半岛、中国等远东地区，使其变成“远东安全保障体制”。因此，当时日本社会党等革新势力在国会上严厉追究政府在远东问题上的责任，但自民党则认为，这样做开辟了“太平洋新时代”。1970年6月22日，“新日美安全保障条约”10年期满。这一天，佐藤内阁召开临时内阁会议发表声明，自动延长了安保条约。
    总之，围绕着越南战争，佐藤内阁一方面积极为美国的侵越战争提供服务来继续加强以“安保体制”为核心的日美关系，以此积极谋求核时代在美国核保护伞下的日本国家安全，另一方面，则以更加积极地承担更多的美国在远东地区的战略任务来强调“共同负担”，以此进一步提高日本在日美安全保障体制中的地位，增强日本在美国远东战略中的作用，从而使日美关系进入了一个新阶段。