“盗贼”携带的唯一其他武器是纯粹的防御性武器，包括一门后向射击的通用电气公司T-171E2或T-171E3多管20毫米口径航炮，备弹1200发，最大射速为每分钟4000发。不过，这门航炮很可能是件“不必要的奢侈品”——其性能虽好，但价值可疑。这门航炮的操作在很大程度上是自动化的，其艾默生MD-7雷达火控系统可为防御系统操作员提供瞄准信号，后者则会锁定他所要射击的雷达屏幕上的闪亮光点，然后操纵武器系统开火。防御系统操作员除了负责这门航炮外，还负责发射诱饵弹/干扰箔条和操纵各种电子系统。如果B-58轰炸机被要求突防苏联领空的话，这些电子设备就会被用来干扰、迷惑前来拦截的兵力，并有希望击败他们。
B-58轰炸机的尾炮与其上方的火控雷达
确保“盗贼”能成功地飞抵一处或多处目标的是斯佩里公司研制的AN/ASQ-42轰炸和导航系统，该系统与复杂的惯性导航装置和柯尔斯曼仪表公司研制的可以全天候操作的KS-39天体定位仪结合在一起，可以提供精确的导航信息。AN/APN-113多普勒雷达则可提供与地速和风速有关的数据，同时搜索雷达可以给出用于武器投放的数据。有说法称，整套AN/ASQ-42系统的准确度比以往的系统高10倍。
“盗贼”的任务
尽管B-58轰炸机曾一度被认为有可能是B-47“同温层喷气”轰炸机（该机在20世纪50年代的大部分时间里是战略空军司令部的绝对主力）的潜在替代机型，但生产出的“盗贼”却只够装备两个中型轰炸联队，分别是第43轰炸联队和第305轰炸联队。第43轰炸联队最初部署在德克萨斯州的卡斯韦尔空军基地，后来重新部署至阿肯色州的小石城空军基地；而第305轰炸联队则部署在印第安纳州的邦克山空军基地（译者注：著名的邦克山战役的地点在马萨诸塞州，二者不要混淆），该基地后来改名为格里索姆（Grissom）空军基地。
表1. 战略空军司令部麾下装备B-58A轰炸机的部队
一开始，每个联队的正常部队编制（unit establishment，UE）为40架B-58，分配给三个中队。然而，经过多年的损耗，到1967年年底，每个联队的正常部队编制减少到了39架。饶是如此，通过将许多YRB-58研发和测试型飞机升级到生产型的标准，并把其他一些飞机改装为TB-58A教练机，在战略空军司令部麾下实际服役的飞机数量反而更多了，总数略超过100架。
继接收了不下于30架原型机和研发测试飞机之后，美国空军在1959年11月正式接装了第一架真正的“盗贼”（序列号59-2428）。此后，在沃思堡工厂的装配线上又相继驶下了85架，最后几架于1962年10月交付部队。“盗贼”于20世纪60年中期开始执行作战服役，最初被交付给第43轰炸联队，该联队当时驻扎在卡斯韦尔空军基地。“盗贼”在服役之初出现的问题比比皆是，特别是斯佩里公司研制的AN/ASQ-42轰炸导航系统以及相关的维护支持工作。
这架序列号为55-0662的“盗贼”展示出了其初始的金属表面
参加第三类使用性能评估并没有帮助“盗贼”解决问题，这种性能评估是一架飞机在通往获得战备状态的道路上所要面对的一大关键障碍。在彻底解决相关的问题之前，1961年5月，第二支部队——部署在印第安纳州邦克山空军基地的第305轰炸联队也开始接收飞机。
紧随其后的是肯尼迪总统于1961年3月下旬签署的总统令，该命令要求，将战略空军司令部麾下停在地面上警戒待命的飞机数量比例从三分之一提高到一半。然而，对于仍在交付之中的B-58轰炸机而言，要达到这样的目标显然是很困难的。装备B-58的两个联队最终都成功地实现了“分别保持有20架飞机能在15分钟内准备就绪”的目标，这种状态至少一直持续到了1967年6月底。
大约12个月后，即1968年7月1日，在“盗贼”服役的最后一个完整财政年度开始之时，处于警戒状态的飞机数量减少到了32架。在这两个联队中，每个都“贡献”了16架飞机。除了极少数情况下，这些飞机总是面临着战备检查的挑战。
“盗贼”的落幕
在20世纪60年代，装备“盗贼”的飞行联队的飞行机组与飞机的比例为1.5比1，这意味着每个联队通常总共拥有60个飞行机组。与其他那些装备数量众多的轰炸机型号（如B-52）不同，装备B-58的部队没有专门的独立机组人员训练机构（这对维持这两个联队的战斗力是必需的），这就给这些本来就很困难的部队施加了更大的压力。尽管有这方面的要求和其他要求，但对1969财年（这也是“盗贼”最后一个完整的服役年度）的情况进行概览后可知，到1968年12月底，第43轰炸联队略微偏离了“60个飞行机组”的目标，编制内只拥有58个飞行机组；第305轰炸联队的状态要好一些，该联队实际上已经处于齐装满员的状态，有60个飞行机组。所有这118个飞行机组都被认为已做好了战斗准备。
俯视拍摄的B-58轰炸机及其挂载装备的照片，最外面的两件就是“双组成部分吊舱”
到1969年6月底，让B-58退役的不详预兆已经越来越明显了。显然，飞机数量的下降已经开始了，因为那两个联队的战备飞行机组数分别成了58个（第43轰炸联队）和52个（第305轰炸联队）。所有这110个飞行机组再次表示，他们已经做好了战斗准备。若是在较高的警戒级别下，外加五枚核武器构成的典型挂载，那么“盗贼”轰炸机部队将总共可以投掷约200枚热核炸弹；而当处于警戒状态的飞机数量减少到32架时，这一数字下降到了160枚。
尽管B-58确实会偶尔执行以西班牙为基地的“警钟”（Alarm Bell）和“史蒂夫峡谷”（Steve Canyon）任务，但美国从未将其作战部署到英国。类似的演习也让B-58从美国本土向西部署到了瓦胡岛、关岛和冲绳岛上的基地，代号为“玻璃砖”。某些“警钟”任务曾从英国上空飞过，但这些任务总是短暂的，而且通常是零星发生的情况。在布雷兹•诺顿（Brize Norton）、格林汉姆•康普（Greenham Common）和上海福德（Upper Heyford）均有过对B-58的目击报告。巧合的是，“盗贼”在英国的最后一次亮相也是在英国武装部队日室外开放活动期间的首次亮相——在1969年5月于米尔登霍尔基地进行的静态展示中，一架出场的“盗贼”成了这次活动期间的明星。