Trong giai đoạn này, việc đào tạo vận động viên, nâng cao thành tích thi đấu trong thể thao là một nhiệm vụ trọng tâm được Đảng và Nhà nước quan tâm. Về hệ thống đào tạo vận động viên vào khoảng đầu năm 1960, hầu hết các vận động viên xuất sắc của miền Bắc đều tập trung đào tạo tại trường Huấn luyện kỹ thuật TDTT trung ương. Đến năm 1962, đã có 28 lớp thể thao nghiệp dư với khoảng 1.000 học sinh đã được mở ở 7 tỉnh, thành trong cả nước. Con số này đã tăng lên 134 lớp với 4.400 học sinh tham gia tại 19 tỉnh, thành (năm 1964). Năm 1965, trường TDTT Hà Nội trở thành Trung tâm đào tạo vận động viên xuất sắc của Thủ đô và sau đó trường được chuyển thành trường Văn hoá - Thể thao Hà Nội (1966).
Với hệ thống đào tạo vận động viên trong giai đoạn này, thành tích thi đấu của thể thao Việt Nam đã đạt những kết quả đáng nể. Trong vòng 2 năm, (1961 - 1962) đã có 8 kỷ lục bắn súng, 15 kỷ lục bơi, gần 30 kỷ lục điền kinh được xác lập với những gương mặt như Trần Oanh (phá kỷ lục thế giới ở nội dung bắn súng ổ quay với thành tích 587 điểm năm 1962), Đổng Quốc Cường (bơi 100m ếch với thành tích 1:13.8, đứng đầu khu vực Đông Nam Á năm 1962)...
Năm 1963, quy mô thi đấu các môn thể thao toàn miền Bắc được mở rộng với sự tham dự của đoàn TDTT Campuchia. Cũng trong năm này, đoàn thể thao Việt Nam đã tham gia GANEFO 1 tại Giacacta (đoàn có 110 cán bộ, VĐV tham gia thi đấu 6 môn đạt được 1 HCĐ ở nội dung bơi tiếp sức 4x100m hỗn hợp với thành tích 6:31.3). Sau GANEFO I, vấn đề xây dựng lực lượng vận động viên được đặt ra cấp bách hơn tập trung chủ yếu vào các môn: điền kinh, bắn súng, bóng đá, bóng chuyền, bóng bàn, bóng rổ, bơi...
Đầu năm 1966, đoàn thể thao Việt Nam mặc dù gặp nhiều khó khăn về cơ sở vật chất cũng như phương tiện kỹ thuật nhưng cũng đã gặt hái được 4 HCV, 10 HCB và 13 HCĐ tại Giải GANEFO Châu Á lần thứ nhất. Có được thành tích này, một phần cũng nhờ sự hỗ trợ có hiệu quả của Liên Xô, Trung Quốc và các nước xã hội chủ nghĩa khác trong việc tập huấn cho vận động viên, cung cấp chuyên gia, chia sẻ kinh nghiệm thi đấu đồng thời cung cấp các phương tịên kỹ thuật cần thiết cho các vận động viên Việt Nam.
Nhìn chung, trong giai đoạn này, thể thao thành tích cao Việt Nam đã có những bước tiến đáng kể với một đội ngũ vận động viên xuất sắc đạt một số thành tích ở một số môn thể thao. Tuy nhiên, do nguồn kinh phí đầu tư cho thể thao còn hạn hẹp, hệ thống thi đấu chưa hoàn chỉnh, quan hệ quốc tế chưa được mở rộng (trong giai đoạn này, thể thao Việt Nam hầu như không có quan hệ với Uỷ ban Olympic quốc tế và phần lớn các Liên đoàn thể thao quốc tế), hậu quả chiến tranh còn khá nặng nề đã khiến cho thể thao Việt Nam không có điều kiện, cơ hội tham gia vào các Đại hội thể thao Olympic, các giải vô địch châu lục và thế giới. Các vận động viên không có nhiều cơ hội cọ xát, học tập với các đối thủ mạnh nên thành tích thi đấu chưa cao. Không những thế, lực lượng vận động viên mới chỉ tập trung chủ yếu ở một số trung tâm chưa phát triển được sâu, rộng. Mặc dù vậy đây cũng là những bước khởi đầu thuận lợi của thể thao Việt Nam trong những giai đoạn phát triển sau này.