F-104 (航空機) 配備と運用
最後の有人戦闘機というフレーズは1956年2月16日にYF-104を記者公開した際に米空軍の行った“ultimate manned fighter”との説明の意訳とされる。ただこれには諸説あり、他に、ロッキード社の副社長が来日した折の記者会見で「これ以上のものは有人では無理である」と発言したとする説、「最初の無人戦闘機F-99ボマークと対をなして呼ばれた」とする説もある（ただし米空軍はボマークを“First unmanned Fighter”ではなくGAPA（Ground-to-Air Pilotless Aircraft）と説明しており、戦闘機という類別も計画当初の1951年のものであって、1955年にはXIM-99、YIM-99に変更されている）。“manned”の無い“ultimate fighter”という表現そのものは英語圏でもポピュラーであり、レシプロ戦闘機の時代から現代に至るまでしばしば使われている。ロッキード社によるキャッチフレーズは“Missile With A Man In It”で、これを最後の有人戦闘機の原文と扱う記事がある。
なお、防衛庁は昭和35年の国会でナイキ・エイジャックス、ホーク各4個大隊を航空自衛隊に、翌36年には効率を鑑みナイキを航空自衛隊、ホークを陸上自衛隊に配備する方針であると答弁し、昭和35年度予算からナイキ、ホークの訓練要員をアメリカに派遣していた。昭和38年1月にナイキ・エイジャックス装備の陸上自衛隊第101高射大隊が編成完結したが、昭和39年4月、施設人員ごと航空自衛隊に移管、第1高射群として新編された。防衛庁内局はミサイルの導入に積極的で、ナイキ、ホークの他、ボマークにも関心を寄せていたが、ナイキ・エイジャックスが1個大隊の装備費だけで70億円、ボマークは「非常に多額の金がかかるものでございますし、さらに教育訓練等にも時間を要するようでございますので、はたして次期の五年間に装備することができるかどうか（海原治防衛局長）」と主に費用の面から立ち消えとなった。
退役
F-4EJ搭載のトラベルポッドとして再利用されたF-104Jの増槽（2014年）
F-4EJ、さらにはF-15Jの配備が進むと減数となり、1986年（昭和61年）に那覇基地の第207飛行隊が解隊され、実戦部隊から退役した。このとき多くの機体が用途廃止となり、書類上のみでアメリカに援助相当分を返却したことにして直接廃棄したものもあるが、36機（F-104J：30機、F-104DJ：6機）は状態が良好だったためアメリカに返却された後に阿里山9号計画によって台湾空軍に再供与された。また、アメリカに返還された機体の他に39機が飛行可能な状態だったため、航空実験団に残す4機を除いて35機がモスボール化された。状態の良い機関砲はVADS用に再利用された。
1986年から無人化研究の予算が付き、その中から2機を試作機である有人飛行可能なUF-104Jとして試改修を行い、1992年から臨時無人機運用隊にて試験運用が開始された。1994年に正式に発足した無人機運用隊は、試作機2機、量産型の完全無人標的機UF-104JAを12機の計14機を無人標的機UF-104J/JAに改修して使用した。航空自衛隊最後の「マルヨン」でもあったUF-104J（46-3600）は1997年（平成9年）3月11日に無人標的機として撃墜され、これをもって航空自衛隊から全機姿を消した。なお、浜松広報館に展示されている機体が岐阜基地で使用されたテスト機と言われることもあるがこれは間違いで、QF-104Jとして改修されたのは46-8592と46-8600の2機のみであり（その後UF-104Jに）展示されている76-8698が無人標的機として改修された記録も岐阜基地でテストされた事実もなく、退役後に保管してあった1機にアンテナやステンシルなどを含んだ塗装を施して外観だけUF-104Jにした展示用の機体である。。
不用になった増槽の一部はF-4やT-4の汎用カーゴポッド（トラベルポッド）に改造され、2000年以降も使われている。
評価
北海道秩父別町で展示されていたF-104J
F-104は軽量戦闘機であり訪米調査団が「触らせてももらえなかった」アメリカ防空軍団（ADC）の全天候要撃機F-106デルタダートのような充実した電子兵装や、大航続距離のための燃料、レーダー誘導式の中射程空対空ミサイルを搭載できない。ミサイルによる全天候戦闘能力を持たないことは要撃機としては大きな欠点となる。とはいえ、F-106は戦闘機単体での能力ではなくSAGE（半自動防空システム）とのデータリンクで成り立つ兵器であり、システムとして導入しないと効果は期待できない。SAGEは当時の最新鋭のコンピュータシステムで、かつ、特注で作られた一品物であり、アメリカが提供する可能性は低く、当時の日本の経済力・技術力では購入・導入・運用は不可能だった。
日本における防空システムであるBADGE（自動防空警戒管制組織）の運用開始は1969年（昭和44年）であり、これと組み合わせた戦闘機は1969年（昭和44年）の国防会議で採用が決定されたF-4である。従って、F-104は日本が購入できる中では最良の選択だったとされる。要撃機に必須の能力のひとつである上昇性能に関しては非常に優れており、次世代機のF-4よりも高く評価するパイロットもいる。また、バルカン砲の装備方法の違いからF-4EJと比較して弾道が非常に安定していた（機体に抱え込むような装備方法のF-104に対して、F-4E/EJは機首を延長して弾倉を搭載し、機銃そのものは機首にぶら下がる形になるため「落ち着きが無い」と評される事もあった）ため、この点においてもF-4EJ戦闘機よりも優れているとしたパイロットもいた。
高亜音速域での旋回半径が2キロと大きく対戦闘機戦闘においては不利であるが、運用各部隊の精力的な研究成果として、小型の機体に由来する低視認性や旋回時間が短い事などを生かした航空自衛隊独自の運用（フラップモードを固定するなど）を編み出している。その成果の一例に岩崎貴弘は在官時代、日米共同訓練における模擬空中戦で米空軍のF-15を「撃墜」した。これは、僚機を囮としてF15に追尾させている間にレーダーの投影面積が小さく発見されにくいことを利用して鋭い加速力とズーム上昇力を利して仮想敵の背後に回り込んだものである。アメリカ空軍は本来の目的である制空戦闘機としてF-104を使用しなかったが、空自がケリー・ジョンソンの設計を生かした運用を実現できたと言える。
アメリカ空軍ではF-104やF-106と同時期に、元々侵攻戦闘機として開発された航続距離の長い機体であるF-101も要撃機として採用しており、広大な北極海のパトロールを要するアラスカの部隊で使用された。こちらはカナダに輸出された実績もあり、上述の通りカナダ空軍はF-104を核攻撃任務に用い、要撃任務はF-101が担った。ただし空自においては、選考当時には長大な航続距離は必要な要件とみなされなかったため、F-101は候補にすらならなかった。F-104採用後、小笠原諸島と沖縄がアメリカから返還されると、日本は広大な領海を抱える事となり、航続距離の不足が問題になりつづけた。
配備部隊
第2航空団 （千歳） - 第201飛行隊（F-15に機種更新）・第203飛行隊（F-15に機種更新）
第5航空団 （新田原） - 第202飛行隊（F-15へ機種更新後に解隊）・第204飛行隊（F-15に機種更新と同時に第7航空団隷下へ移動）
第6航空団 （小松） - 第205飛行隊（解隊）
第7航空団 （百里） - 第206飛行隊（解隊）
第83航空隊 （那覇） - 第207飛行隊（第7航空団で編成後、沖縄返還により移駐。86年に解隊）
実験航空隊 （航空実験団を経て現在の飛行開発実験団）
無人機運用隊