1969 年飞行在越南上空的 RF-101C，隶属第 45TRS
在越战中损失了 33 架 RF-101C，其中 24 架被高炮和小口径武器击落，5 架被面空导弹击落，1 架被米格-21 击落，1 架被北越特工炸毁在西贡新山一 AFB，2 架原因未知，6 架因事故损失。在服役初期有超过 30 架 RF-101C 因事故而损失，主要原因是飞行员缺乏经验。
被北越特工炸毁在西贡新山一 AFB 的 RF-101C
1965 年初 USAF 计划逐步使用麦克唐纳 RF-4C“鬼怪 II”来取代 RF-101C，退出一线的 RF-101C 被移交给 ANG。但越战延长了 RF-101C 在空军中的服役时间。
1969 年初 ANG 获得了首批 RF-101C，在接下来的两年中，尼克松总统加快了战争越南化的步伐，美军逐步撤离。越来越多的 RF-101C 被移交 ANG，1970 年 11 月最后一架“巫毒”离开战区。1971 年 2 月 16 日 USAF 第 31 战术侦察训练中队（TRTS，一个在肖 AFB 的补充人员训练部队）把最后一架 RF-101C 移交给 ANG。
RF-101C 在 ANG 的服役时间很短暂，1975 年最后一架 ANG 的 RF-101C 退役。
F-101D 和 F-101E 这两个编号被预留给计划中安装 GE J79 涡喷发动机的“巫毒”，但计划被取消。
与 F-101B 并行生产的是 F-101F 作战和换装教练机，该机最初的编号是 TF-101B。79 架 F-101F 安装了复式操纵系统，但可挂载与 F-101B 相同的武器，具备全部作战能力。在“大胆之旅”计划中多数 F-101F 安装了红外传感器和改进型火控系统。F-101F 和 F-101B 之间在外观上只能通过序列号来区别。
1972 年 8 月 USAF 防空武器中心的 F-101F-71-MC 57-277，该机后被卖给加拿大
F-101F 被广泛装备给 F-101 截击机中队，其中训练部队的装备数量占了大头，侦察型“巫毒”部队也分配了一些用于换装训练。
加拿大在获得首批 56 架 F-101B 的同时还获得了 10 架 F-101F，编号改为 CF-101F。1970~71 年这 10 架 CF-101F 被还给美国交换了 10 架全新的 F-101F。
1965 年 F-101A 从 USAF 驻英国部队撤装后，有 29 架被洛克希德航空服务公司改装成 RF-101G 无武装侦察机，专门装备 ANG。该机拆除了武器和雷达，安装了容纳有相机的新鼻锥。相机包括安装在前机身隔板后托盘上的几部相机，以及一部机鼻前视相机，鼻锥可沿导轨前移以便机械师维护相机并装卸胶卷。相机托盘和后方航电舱安装有大型维护舱门。这些飞机的编号被改为 RF-101G。
RF-101G 54-460，机头外形与其他侦察型“巫毒”完全不同
1965 年 7 月肯塔基州 ANG 第 123TRW 第 165TRS 首先装备 RF-101G，取代了 RB-57B。第 165TRS 卷入了 1968 年的“普韦布洛”号间谍船危机。阿肯色州 ANG 第 189TFG 第 154TFS 也换装了 RF-101G。1971 年出于 ANG 机队的优化需要，所有 RF-101G 都移交给了阿肯色州 ANG，RF-101H 移交肯塔基州 ANG。1972 年堪萨斯州 ANG 换装 RF-101C，RF-101G 全部退役。
1965 年 F-101C 从 USAF 撤装后，有 31 架被被洛克希德航空服务公司改装成 RF-101H 无武装侦察机，专门装备 ANG。该机拆除了武器和雷达，安装了容纳有相机的新鼻锥。与 RF-101G 的不同之处是具有 F-101C 的加强机身。
1968 年肯塔基州 ANG 第 123TRW 第 165TRS 的 RF-101H 54-1486
最初 RF-101H 与 RF-101G 一起装备了肯塔基州 ANG 第 123TRW 第 165TRS、肯塔基州 ANG 第 123TRW 第 165TRS 以及内华达州 ANG 第 192TRS。1971 年出于 ANG 机队的优化需要，所有 RF-101G 都移交给了阿肯色州 ANG，RF-101H 移交肯塔基州 ANG。随后内华达州 ANG 换装 RF-101B。1979 年最后一批侦察“巫毒”从 ANG 退役。
肯塔基州 ANG 的R F-101H
F-101 是麦克唐纳生产的一款双发超音速战斗机，虽然最初的设计师为轰炸机护航的远程战斗机，但却发展成为用于核轰炸的战斗轰炸机、全天候拦截机以及战术侦察机。“巫毒”是第一种平飞速度超过 1,600 千米/时的生产型战斗机，也创下战术侦察机最高速任务的纪录（A-12 与 SR-71 属于战略侦察机）。
但因用途过于单一，F-101“巫毒”各型号在70年代末80年代初全部退役。麦克唐纳的F-4“鬼怪”继承了“巫毒”的基本布局，“鬼怪”独特的带下反角的平尾终于彻底解决了困扰“巫毒”终身的自动上仰问题。
中国台湾空军第 4“巫毒”中队，以桃园机场为基地，采用美制 RF-101A 侦察机对中国大陆进行高速低空侦察。由于该机的飞行轨迹通常十分隐蔽，一般是以 150 米的高度飞跃台湾海峡，接近大陆时陡然爬升至 1.1 万米的高空，并且快速接近侦察目标进行拍照，任务完成后快速退出大陆。解放军在初期无法进行有效拦截，于是 RF-101A 有了“妖中妖”这个绰号。
在西安航空馆展出的 RF-101A 残骸（上校cuipeng005 拍摄）
经过改进战术后，第 4“巫毒”中队总计 8 架 RF-101A 最后损失三架，分别是 1961 年、1964 年的吴宝智、谢祥鹤遭击落被俘，1965 年 3 月 18 日的张育保中校遭击落阵亡。