Flyet tjenestegjorde for det amerikanske flyvåpenet i USA, Alaska, Island og Canada. Det hadde også korte perioder i Tyskland og Sør-Korea. Selv om det ble overveiet brukt i Vietnamkrigen så ble det ikke satt inn i strid, og det ble heller ikke eksportert til andre land. Flytypen var veldig populær blant egne piloter etter at barndomssykdommene ble fjernet, og hadde eksepsjonell ytelse. Testing med luft-til-luftkamper viste at Delta Dart hadde merkbar lik ytelse som F-4 Phantom II i luftkamp, med samme høydeytelser og overlegen akselerasjon, selv om piloter er enige om at Phantom hadde bedre radar og bevæpning.