Hoàn thành việc nâng cấp vào tháng 9, 1964, "Vesole" rời Philadelphia vào ngày 7 tháng 10 để chuyển đến cảng nhà mới Newport, Rhode Island, và bắt đầu phục vụ trong thành phần một đội đặc nhiệm tìm-diệt tàu ngầm trực thuộc Hạm đội Đại Tây Dương. Nhiệm vụ này kéo dài cho đến cuối năm 1965, khi chiếc tàu khu trục lên đường cho lượt phục vụ duy nhất trong khuôn khổ cuộc Chiến tranh Việt Nam. Trong giai đoạn từ cuối năm 1965 đến đầu năm 1966, nó tham gia các Chiến dịch Sea Dragon và Market Time dọc theo bờ biển Việt Nam nhằm ngăn chặn việc vận chuyển vũ khí và tiếp liệu ven biển của đối phương, đồng thời đã bắn hải pháo hỗ trợ cho hoạt động tác chiến của lực lượng trên bộ. Đôi khi nó cũng hoạt động trong vai trò hộ tống chống tàu ngầm cho những tàu sân bay hoạt động tại vịnh Bắc Bộ. Sau khi quay trở về căn cứ tại vịnh Subic, Philippines để bảo trì, nó cùng Hải đội Khu trục 24 lên đường để quay trở về Hoa Kỳ. Sau hành trình đi ngang qua Ấn Độ Dương, kênh đào Suez, Địa Trung Hải và Đại Tây Dương, nó về đến Newport vào ngày 8 tháng 4, 1966.