F-101 lensi ensilentonsa 29. syyskuuta 1954. Ensimmäinen tuotantomalli, F-101A otettiin käyttöön toukokuussa 1957 ja F-101C syyskuussa 1957 ja F-101B tammikuussa 1959. Valmistuksen päättymiseen maaliskuussa 1961 asti McDonnell rakensi 785 Voodoota, mukaan lukien 480 F-101B-mallia, Air Defense Commandin käyttämää kaksipaikkaista jokasään torjuntahävittäjää. Voodoon tiedustelumallit ovat maailman ensimmäisiä yliääninopeuteen pystyviä valokuvatiedustelukoneita. RF-101:ia käytettiin matalatiedusteluun vuoden 1962 Kuuban ohjuskriisin aikana ja 1960-luvulla Kaakkois-Aasiassa. Kanadan ilmavoimat käyttivät omia CF-101 -koneitaan vuoteen 1984 saakka. Yhdysvaltain kansalliskaartin ilmavoimat lopetti tyypin käytön 1982 ja USAF vuonna 1972.