Sau hòa bình lập lại ở miền Bắc, cùng với toàn Đảng, toàn dân, cán bộ chiến sĩ Công an tỉnh Thái Nguyên dưới sự chỉ đạo của Bộ Công an, thực hiện đồng thời hai nhiệm vụ chiến lược là xây dựng, bảo vệ hậu phương lớn miền Bắc và tiếp tục sự nghiệp kháng chiến giải phóng miền Nam.
Cán bộ, chiến sĩ Công an Thái Nguyên đã nắm chắc tình hình hoạt động của địch, quản lý tốt vùng giải phóng, đẩy mạnh phong trào quần chúng "Bảo mật phòng gian" và phong trào "Bảo vệ trị an" trên khắp các địa bàn; tuyên truyền sâu rộng trong nhân dân về âm mưu, thủ đoạn hoạt động chống phá cách mạng của bọn phản động và các chủ trương, chính sách mới của Đảng, Nhà nước ta. Lực lượng Công an Thái Nguyên đã đưa ra ánh sáng pháp luật không ít bọn tay sai có nhiều hoạt động chống phá trắng trợn, cực đoan.
Khi đế quốc Mỹ đẩy mạnh cuộc chiến tranh phá hoại miền Bắc, Công an Thái Nguyên cùng với quân đội, dân quân tự vệ và nhân dân (từ năm 1965-1996 là tỉnh Bắc Thái) lại quật cường chiến đấu chống lại mọi âm mưu của kẻ thù. Các địa danh Khu công nghiệp gang thép Thái Nguyên, Nhà máy Điện Cao Ngạn, cầu Gia Bảy, tuyến QL3, 1B… là những mục tiêu đánh phá của không quân Mỹ. Từ tháng 9-1965 đến cuối tháng 12/1972, chỉ riêng khu vực TP Thái Nguyên, không quân Mỹ đã huy động 2.056 lượt máy bay bắn phá 69 trận, thả trên 6.658 quả bom các loại.
Vào thời điểm này, nhiều đồng chí Công an của tỉnh đã không quản hy sinh xông vào các khu vực địch vừa đánh phá để tìm kiếm, cấp cứu người bị nạn, hàng hóa tài sản; đồng thời hướng dẫn và trực tiếp đưa nhân dân ra khỏi khu vực nguy hiểm. Không ít chiến sĩ Công an đã lăn xả làm nhiệm vụ khám nghiệm hiện trường, chụp ảnh, xác định nhân thân, thông báo tung tích nạn nhân chu đáo… Điển hình là tinh thần chiến đấu của các đồng chí Nông Danh La, Bùi Trung Tư, Nguyễn Đức Tân, Nguyễn Quang Chính (Công an TP Thái Nguyên); Lê Danh (Ban Trinh sát kỹ thuật Ty Công an)…
Sau hàng loạt các chiến công, nhiều đơn vị, cá nhân thuộc lực lượng Công an Thái Nguyên đã được tặng Huy hiệu Bác Hồ và kết nạp Đảng ngay tại trận địa. Song song với nhiệm vụ chống chiến tranh phá hoại, Công an Thái Nguyên phối hợp với các lực lượng nghiệp vụ khám phá thành công chuyên án gián điệp ZĐ.33, làm rõ đối tượng trà trộn trong số Việt kiều hồi hương; lật tẩy các tổ chức phản động "Trung việt phản công cứu quốc quân chính nghĩa", "Đại nam quốc dân"… Giải quyết dứt điểm hầu hết các vụ việc vi phạm trật tự xã hội, trong đó tỷ lệ khám phá trọng án đạt trên 80%.
Trải qua gần 300 ngày đêm đương đầu với không quân Mỹ, phối hợp tác chiến với các lực lượng không quân, cao xạ, tên lửa, ra đa… quân và dân, lực lượng Công an Thái Nguyên đã chiến đấu anh dũng, bắn rơi 69 máy bay Mỹ, trong đó có 2 pháo đài bay B52, bắt sống và tiêu diệt 42 giặc lái.
Đồng thời, xây dựng thế trận an ninh nhân dân làm thất bại hoàn toàn những hoạt động thu thập tin tức tình báo cũng như chiến tranh tâm lý của địch. Các luận điệu của đài "Gươm thiêng ái quốc", "Trung dân cứu nước"… đã bị vạch trần. Nhiều lượt đối tượng có hành vi sai trái được Công an Thái Nguyên cảm hóa, trở về với chính nghĩa phục vụ sự nghiệp cách mạng.
Góp sức cùng đồng bào miền Nam kháng chiến, một mặt Công an Thái Nguyên tiếp nhận hàng trăm cán bộ miền Nam tập kết và học sinh các dân tộc Tây Nguyên. Mặt khác, từ năm 1965 - 1972, hơn 125 cán bộ chiến sĩ Công an Thái Nguyên đã lên đường chi viện cho An ninh miền
Trong số đó, có một đồng chí Phó Trưởng ty, chín đồng chí là lãnh đạo Công an huyện và các phòng nghiệp vụ. Xa quê hương, gia đình, phải chịu đựng muôn vàn gian khổ hy sinh, song với phẩm chất cao đẹp của người chiến sĩ Công an cách mạng, xác định rõ lý tưởng "tất cả cho tiền tuyến, tất cả để giải phóng miền Nam", các đồng chí Công an tăng cường đều vượt lên tất cả, hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ được giao.
Trong cuộc chiến khốc liệt đó, 16 cán bộ chiến sĩ Công an Thái Nguyên đã anh dũng nằm lại trên các chiến trường. Sự hy sinh quên mình của các đồng chí đã tô thắm lá cờ truyền thống của lực lượng CAND, góp phần làm nên kỳ tích chói lọi của lịch sử dân tộc: Chiến thắng 30/4/1975, giải phóng hoàn toàn miền
Xác định để có hậu phương vững chắc, tình hình trật tự xã hội phải được đảm bảo, nhất là vào những năm đầu kháng chiến chống Mỹ cứu nước, tình hình trật tự xã hội diễn biến phức tạp, trải rộng trên các địa bàn. Lực lượng Công an Thái Nguyên đã triển khai hàng loạt kế hoạch phòng ngừa, tấn công tội phạm trên các tuyến giao thông trọng yếu, các khu công nghiệp…
Kết quả, từ 1965 đến 1972, đã phát hiện, xử lý 5.808 vụ phạm pháp hình sự. Nhiều vụ án nhanh chóng được khám phá, như các vụ Nguyễn Văn Ấm giết người, hiếp dâm xảy ra tại xã Bình Sơn, huyện Đồng Hỷ (1966); vụ cướp tài sản có tổ chức tại nhà ông Phạm Văn Áy ở xã Mỹ Yên, Đại Từ (1970) v.v… đem lại niềm tin trong nhân dân. Chính sự nỗ lực này đã góp phần quan trọng bảo vệ an ninh quốc gia, trật tự an toàn xã hội và xây dựng chủ nghĩa xã hội ở hậu phương lớn miền Bắc nói chung và tỉnh Thái Nguyên nói riêng
