Ngày 22 tháng 9 năm 1945 – 20 ngày sau khi Việt Nam tuyên bố độc lập, Chủ tịch Hồ Chí Minh gửi mật điện cho nguyên thủ Liên Xô I. V. Stalin (qua Đại sứ Liên Xô A. E. Bogomolov tại Pháp), thông báo về sự ra đời của Chính phủ cách mạng ở Việt Nam:[3]

Bức mật điện đầu tiên Liên Xô nhận được từ Chính phủ Việt Nam Dân chủ Cộng hòa (22-9-1945)

Kính gửi đồng chí Stalin. Moskva.

Chúng tôi xin thông báo với Ngài rằng Chính phủ Lâm thời nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa được thành lập với Chủ tịch là Hồ Chí Minh. Ngày 25-8, Hoàng đế Bảo Đại thoái vị và chuyển giao chính quyền cho Chính phủ mới được toàn dân ủng hộ.

Trong khi đó, do hệ thống đê điều bị phá vỡ, một nửa Bắc Bộ bị ngập lụt, gây thiệt hại to lớn, dân bắt đầu chết đói. Chúng tôi xin Ngài giúp đỡ ở mức độ có thể.

Trân trọng. Hồ Chí Minh

Nguồn: Архив внешней политики Российской Федерации (АВП РФ), ф. 0136, оп. 29, п.197, д. 31, л.187.

Bức điện trên và một loạt các bức điện khác được gửi trong tháng 9 và tháng 10 năm 1945 đều không được hồi âm. Theo I. V. Bukharkin, "Moskva tiếp nhận những bức điện khẩn của lãnh đạo Việt Nam với thái độ khá dè dặt".[4] Vấn đề Đông Dương đã không được ưu tiên bởi Moskva như vấn đề Tây Âu sau chiến tranh thế giới thứ hai, đồng thời, Stalin "không muốn làm suy yếu Đảng Cộng sản Liên Xô khi ủng hộ cuộc chiến giành độc lập ở Đông Dương". Maurice Thorez, lãnh đạo Cộng sản Pháp, từng nói rằng "Stalin không tin tưởng nhóm của Hồ Chí Minh" vì Hồ Chí Minh đã đi quá xa trong việc lập quan hệ với Mỹ và tình báo Anh để chống quân Nhật. Hơn thế nữa, Stalin không vui khi Hồ Chí Minh không chịu nghe lời mình.[5]

Sau khi được Trung Quốc đặt quan hệ ngoại giao (18-1-1950), Chủ tịch Hồ Chí Minh tới Bắc Kinh (21-1-1950). Nhân dịp này, Hồ Chí Minh đã đề nghị Chính phủ Trung Quốc thông báo cho Stalin biết Hồ Chí Minh đang thăm Trung Quốc và đề nghị được gặp Stalin để thông báo cho Chính phủ Liên Xô biết về tình hình cách mạng Việt Nam.[6]

Ngày 23 tháng 1 năm 1950, Bộ trưởng Ngoại giao Hoàng Minh Giám thay mặt Chính phủ Việt Nam gửi công hàm cho Bộ trưởng Ngoại giao Liên Xô, đề nghị hai nước kiến lập quan hệ ngoại giao chính thức và trao đổi đại sứ. Mao Trạch Đông, lúc đó đang đàm phán với Stalin để ký Hiệp ước Hữu nghị, Đồng minh và Tương trợ Trung - Xô tại Moskva, đã đề nghị Stalin mời Hồ Chí Minh tới Moskva để bàn về việc hợp tác Xô-Việt. Stalin đã miễn cưỡng chấp nhận điều này và ngày 30 tháng 1 năm 1950, Moskva chính thức công nhận Việt Nam Dân chủ Cộng hòa.[5] Quan hệ giữa Việt Nam Dân chủ Cộng hòa với Liên Xô được nâng lên cấp đại sứ vào tháng 4 năm 1952.[7]

Từ năm 1950 trở đi, Liên Xô bắt đầu viện trợ cho Việt Nam. Số lượng hàng đầu tiên gồm "pháo cao xạ 37 ly, một số xe vận tải môlôtôva và thuốc quân y". Nhìn chung từ tháng 5 năm 1950 đến tháng 6 năm 1954, Việt Nam nhận được 21.517 tấn hàng viện trợ quốc tế với tổng trị giá 54 triệu rúp từ Liên Xô, Trung Quốc và các nước dân chủ nhân dân khác. Trong đó "toàn bộ pháo cao xạ 37 ly - 76 khẩu, toàn bộ hỏa tiễn (Katyusha) - 12 dàn phóng, toàn bộ số tiểu liên K50, phần lớn số ôtô vận tải 685 trên tổng số 745 chiếc và một số lượng lớn thuốc kháng sinh ký ninh (chữa sốt rét) là của Liên Xô".[8]

Báo chí Việt Nam luôn ca ngợi sự khăng khít trong quan hệ giữa hai nước. Chủ tịch Hồ Chí Minh thường nói:[9]

Lê Duẩn, Tổng Bí thư Đảng Cộng sản Việt Nam, cũng nói:

Trong giai đoạn từ năm 1978 đến giữa những năm 1980, Liên Xô đã cung cấp các khoản viện trợ từ 700 triệu đến 1 tỷ USD viện trợ hàng năm cho Việt Nam. Các viện trợ bao gồm các khoản cho vay, tín dụng thương mại, đào tạo kỹ thuật, các dự án hỗ trợ, trợ giá... Toàn bộ các cơ sở công nghiệp của Việt Nam sau chiến tranh đã được khôi phục và xây dựng bởi sự giúp đỡ của người Liên Xô.

Các khoản viện trợ của Liên Xô đến Việt Nam tăng vọt khi Việt Nam gia nhập khối Comecon, một tổ chức kinh tế của các quốc gia khối xã hội chủ nghĩa bao gồm Liên Xô, Bulgaria, Tiệp Khắc, Hungary, Ba Lan và România. Trong một nghiên cứu đã được công bố bởi Thư viện Quốc hội Hoa Kỳ, các khoản viện trợ kinh tế của Liên Xô cho Việt Nam nằm trong khoảng 700 triệu đến 1 tỷ USD trong năm 1978. Cho đến giữa những năm 1980, khi Liên Xô phải đối mặt với rất nhiều vấn đề, họ vẫn dành cho Việt Nam khoản viện trợ 1 tỷ USD hàng năm.[10]

Sau sự kiện Liên Xô tan rã, mối quan hệ lại được tạo dựng giữa Việt Nam và Liên bang Nga, quốc gia kế tục Liên Xô.

Ngày 27 tháng 12 năm 1991, chỉ 1 ngày sau khi Liên Xô chính thức tan rã, Việt Nam tuyên bố công nhận Nga là quốc gia thừa kế Liên Xô, mặc dù tổng thống Nga Boris Yeltsin vào ngày 29 tháng 8 đã ra lệnh cấm tất cả các hoạt động của Đảng Cộng sản Liên Xô trên lãnh thổ Nga, sau cuộc đảo chính Xô viết năm 1991.