Ко 2 маю 1957 года первый F-101A был принят на вооружение на авиабазе Бедстром в Техасе. К этому времени САК перестала заниматься истребителями. В ее руководстве сошлись на мнении, что бомбардировщики В-47 и В-52 могут выполнять свои задачи без истребительного прикрытия. В результате "Вуду" прослужили в этом компоненте ВВС США недолго, а само 27-е крыло стратегических истребителей было переформировано в 27-е крыло тактических истребителей и поступило в состав ТАК 1 июля 1957 года. Вскоре прекратился выпуск модификации F-101A. Последние семь самолетов были поставлены в октябре 1957 года, и к этому времени на вооружение стал поступать F-101C. Первый самолет этой серии поступил в 27-е крыло месяцем раньше.
Хотя "Вуду" был самым современным самолетом, все же он больше напоминал "квадратную затычку в круглой дырке", особенно в отношении взглядов тактического командования. Главное он не подходил к ее достаточно гибкой доктрине, основанной на применении обычного оружия. "Вуду" не подходил ни под одну категорию, требовал сложного обслуживания и к тому же не был приспособлен нести "железки" – обычные авиабомбы. Соответственно ТАК недолго возилось с "Вуду", и истребители "МакДоннелл" в течение 1958 года были переданы в состав ВВС США в Европе. Там они поступили в 81-е крыло тактических истребителей, базировавшееся в Великобритании на базах Бентвотерс и Вудбридж. Найдя свою "экологическую нишу" в Европе, F-101A и F-101C прослужили в 81-м крыле несколько лет, пока их не сменили в 1965-66 гг на F-4C "Фантом".
После этого 29 F-101A и 32 F-101C были модифицированы в тактические разведчики специально для ВВС национальной гвардии. Модификация проводилась фирмой "Локхид" и включала в себя замену встроенных пушек на фотооборудование и установку нового носового обтекателя с окнами для аэрофотокамер. F-101A, переоборудованные таким образом, стали называться RF-101G, a F-101С стали F- 101Н. Модифицированные самолеты в течение 1966-67 гг поступили в 123-е крыло тактических разведчиков, три эскадрильи которого базировались в Арканзасе, Кентуки и Неваде. Самолеты оставались на вооружении до 1972 года. В этот период все три эскадрильи были мобилизованы в январе 1968 года, в составе ответных мер США на захват разведывательного судна "Пуэбло" в территориальных водах КНДР. Подразделения 123-го крыла базировались с июля в Итазуке (Япония) до снятия с боевого дежурства в апреле 1969 г.
Следующей серийной версией стал RF-101A, который подобно F-101A вел свою родословную еще с ГОР-101 – с февраля 1951 года. Тогда компания выражала свои сомнения по поводу пригодности самолета для разведки, но тем не менее "МакДоннелл" провела проектные работы и в январе 1953 года получила контракт на переоборудование двух самолетов в YRF-101 А.
Макетная комиссия по RF-101A состоялась в середине января 1954 года. Первый опытный самолет (54-149) поднялся в воздух 10 мая 1956 г. За ним в июне последовал и первый серийный самолет (54-1494). Разведчик сразу можно было отличить по удлиненному носу с портами для целой батареи фотокамер. Обычный набор был следующим: длинофокусная фотокамера "Фиечайлд" КА-1, одна вертикальная и две наклоненные боковые камеры "Фиечайлд" КА-2 и одна панорамная фотокамера CAI КА-18.
Первые серийные RF-101A имели топливную систему аналогичную системе истребителя, но, начиная с четвертого самолета, внутренний запас топлива был дополнен двумя небольшими крыльевыми баками. Кроме того, несмотря на максимальную оптимизацию для решения разведывательных задач, RF-101A и RF-101C сохранили возможность нести бомбовую нагрузку аналогичную основному варианту.
Так как базовая конструкция уже была хорошо испытана, интервал между первым полетом и поступлением на вооружение оказался коротким. Серийные самолеты поступили в 363-е крыло тактической разведки (в 17-ю эскадрилью) на авиабазе Шэу в Калифорнии в течение мая 1957 года. Хотя поступление этого самолета означало, как ожидалось, значительное усиление разведывательных возможностей ТАК, на деле этого не произошло, так как большинство машин оказались без части оборудования. Например, аэрофотокамеры часто были не поставлены, либо находились в ремонте. Большинство же самолетов использовались для подготовки пилотов в ожидании полного дооснащения.
RF-101А довольно долго находился на вооружении, и даже в небольшом количестве участвовал в боях в Юго-Вос- точной Азии, но в целом первый разведывательный "Вуду" оставил небольшой след в истории ВВС США. Тем не менее RF-101A обладал всеми необходимыми достоинствами разведчика, и уже из первой серии в 35 машин восемь были направлены на Тайвань. Эти самолеты стали первыми "Вуду" вступившими в боевые действия, совершая полеты по сбору разведывательной информации над материковым Китаем. Правда, понесенные потери заставили скоро прекратить использования "Вуду".
Кстати и в составе ВВС США эксплуатационные потери сыграли роль в снятии RF-101A с вооружения. Едва ли дюжина машин сохранилась к началу 70-х годов. Большинство из них находились в Мичигане, в составе 127-го крыла до мая 1972 года, когда они были окончательно списаны.
Если по поводу RF-101A еще были вопросы, то в отношении RF-101C их не возникало. После неуверенного старта новый разведчик зарекомендовал себя с самой лучшей стороны. Главное отличие от RF-101A состояло в усиленной конструкции, рассчитанной на перегрузку 7,33g. Первая серия из 70 самолетов была заказана в марте 1956 года. Их количество возросло в декабре, когда было решено закончить последние 96 истребителей в качестве RF-101C.
Первый свой полет RF-101C совершил 12 июля 1957 года и был так же быстро принят на вооружение, поступив в 432-е крыло тактической разведки в Шэу той же осенью. Кроме того, RF-101C в 1958 году попал и за океан в состав ВВС США в Европе и тихоокеанского командования.
Выпуск RF-101C шел быстрыми темпами – 166-й самолет был принят в марте 1959 года. Однако производство к этому времени было прекращено, а на сам самолет свалилось целая груда проблем. Некоторые из них оказались трудноразрешимыми вплоть до начала 60-х годов. Сложность самолета в обслуживании столкнулась с высокими темпами поставок, и одновременно возникли проблемы с материально-технических обеспечением. Еще большие проблемы возникли, когда были обнаружены недостатки конструкции ряда узлов. Их устранение заняло определенное время. Например, тенденция к "подлому" шасси привела к прекращению полетов всех RF-101 в январе 1959 года. В августе последовало еще одно запрещение полетов из-за дефектов в гидравлике. Последовательные доработки решили эти проблемы.
В начале 60-х годов проблемы материально-технического обслуживания были в значительной мере преодолены. Но неприятности для "Вуду" на этом не кончились. Наиболее серьезной проблемой оказались трещины, найденные в обшивке F-101 всех моделей. Трещины были и в створках ниш шасси, в осях колес, в предкрылках и в воздушных тормозах. Кроме того, заметно проявила себя и коррозия, особенно во влажном климате Юго-Восточной Азии, сильно сказавшись на состоянии RF-101 из состава Тихоокеанских ВВС. Некоторые самолеты восстанавливались на месте, но многие оказались в таком плохом состоянии, что их пришлось возвращать в США для полной замены обшивки, что было дорогим и очень долгим делом. В Европе эффект коррозии проявился позже, но в конце концов от нее пострадали и самолеты на базах Бентвотерс и Вудбридж.
Чтобы поддержать самолеты на высоком уровне, ВВС США предусмотрели модернизацию разведывательного оборудования. Однако, такие работы начались только в 1962 году. Работы включали установку новых фотокамер с высоким разрешением и контейнеров с осветительными бомбами. В эти же годы обозначилось усиление конфронтации между Западом и Востоком в связи с "кубинским кризисом". RF-101 приняли участие в активной разведывательной деятельности ВВС США над Кубой, совершая полеты на малой высоте с конца октября по ноябрь. Некоторые из самолетов, задействованных для таких миссий, были срочно перекрашены в двухтонный, зеленый камуфляж. Всего между 26 октября и 15 ноября RF-101 совершили 82 разведывательных полета, фотографируя пусковые площадки ракет и до 100 других потенциальных целей. Хотя боевых потерь не было, во время некоторых полетов разведчики обстреливались из стрелкового оружия. Однако за тысячи километров от Кубы, в Юго-Восточной Азии противник оказался более непреклонным. США постепенно увязали в самую настоящую войну, и RF-101 приняли в ней участие на самой ранней стадии.