RF-101C 机鼻内安装一部费尔柴尔德 KA-2 前视相机,在后面的三传感器站还安装有三部 KA-2,最后面是两部费尔柴尔德 KA-1 下视相机。
1957 年 9 月,首批 RF-101C 交付北卡州肖 AFB 的第 432 战术侦察大队(TRG)第 20 和 29 中队,与 RF-101A 一起服役,但很快就取代了后者,次年 RF-101 都划拨给第 363TRW。1958 年 6 月第 4414CCTS 与肖 AFB 的第 363TRW 一起作为了“巫毒”侦察机补充飞行员的培训部队。1959 年 3 月 31 日最后一架 RF-101C 交付 USAF。

第 20TRS 的 RF-101C 56-0207
1957 年 11 月 27 日,4 架 RF-101C 参加了“日驰”行动,打破了数个横贯大陆的速度纪录。他们从加州安大略起飞,中途进行空中加油后降落在马赫 AFB。在飞行中古斯塔夫·克拉特中尉创造了新的东海岸-西海岸纪录,耗时 3 小时 7 分 43 秒,平均速度 1,258 千米/时。罗伯特·斯威特上尉创造了新的西海岸-东海岸纪录,耗时 3 小时 36 分 33 秒,平均速度 1,091 千米/时。他还创造了新的洛杉矶-纽约-洛杉矶往返航线纪录,耗时 6 小时 46 分 36 秒,平均速度 1,162 千米/时。1957 年 12 月,一架 RF-101CA 从日本立川 AFB 飞往夏威夷希凯姆AFB,耗时 6 小时 3 分,创造了新的点对点纪录。


参加“日驰”行动的 RF-101C 在机身上涂上了醒目的识别色
1958 年春驻法国拉昂 AFB 的第 66TRW 从 RF-84F 换装 RF-101C,这也是该机首次部署在欧洲。1958 年 5 月肖 AFB 的第 17、18TRS 也飞赴拉昂 AFB 加入第 66TRW,第 38、32TRS 随后也前往法国法尔斯堡基地。同年在法尔斯堡,第 38 和 32TRS 合并为一个中队。1960 年 11 月合并后的第 38TRS 从法尔斯堡移至图勒-罗谢雷斯基地。到 1958 年底 USAF 在海外已部署了 30 架 RF-101C,分别驻扎在摩洛哥努瓦塞基地和法国拉昂及法尔斯堡基地。

第 66TRW 的 RF-101C 56-0097
随着戴高乐总统决定法国退出北约,USAF 必须撤出该国。1962 年夏第 38TRS 转移至德国拉姆施泰因基地,整个第 66TRW 都移至英国上哈福德基地。1970 年 4 月 1 日第 66TRW 解散。
在亚太地区,RF-101C 服役于冲绳嘉手纳 AFB 的第 67TRW 第 15TRS,1958 年 8 月该部队开始换装 RF-101C,随后换装 RF-101C 的第 45TRS 入驻日本三泽 AFB。
RF-101C 与 RF-101A 一样受到维护问题的困扰,因起落架和液压系统的缺陷导致一系列的停飞。麦克唐纳和空军人员的紧急改进帮助解决了上述问题。
1962 年多数 RF-101 机鼻的前视位置换装了新的高分辨率 KA-45 照相机,并用两部 12 寸 KA-47 取代了 KA-1。飞机经过了特别改装可在低空进行照相,机腹中线可挂载闪光弹吊舱使 RF-101 具备了有限的夜间照相能力。1964~65 年进行了“玩具虎”项目对早期型 RF-101C 进行了升级,在侧面和垂直陀螺稳定平台上安装了全景 KA-45 相机,还包括安装使用闪光弹的夜间相机以及 Mod 1181 项目的硬件,后者是原本为 RF-4C“鬼怪”设计的亥空 KS-72 相机和自动控制设备。“巫毒”通过挂载“伙伴”空中加油吊舱具备了互相之间进行空中加油的能力,该吊舱通常挂载在机腹左侧下方。

1967 年 5 月,越南上空的 RF-101A
RF-101C 是唯一参加越战的型号,1961 年 10~11 月间嘉手纳 AFB 的第 67TRW 第 15TRS 被部署至越南西贡(现胡志明市)新山一 AFB,在南越和老挝上空执行情报收集任务。很快第 67TRW 的第 15 和 45TRS 也来到东南亚,先是部署在泰国,后移至越南,在南越和老挝上空执行侦察任务。这些任务从 1961 年 11 月一直持续到 1964 年春。1965 年第 20TRS 前来接替需要换装 RF-4C 的第 15TRS,该中队在越战中大部分时间是部署在泰国乌隆 AFB,大多数任务是在北越上空执行的,而新山一基地的第 45TRS 负责南越上空的任务。

1960 年末,第 45TRS 的 RF-101C 降落在新山一 AFB
1965 年 2 月 8 日在 USAF 首次空袭北越的任务中,RF-101C 为 F-100 战斗轰炸机进行了“探路者”任务。他们最初从南越基地起飞,后来改为从泰国起飞,USAF 对北越的轰炸需要进行大量的照相侦察支援。到 1967 年末,除一个中队外,TAC 所有的 RF-101 中队都部署在了东南亚。

RF-101C 低空高速掠过北越高炮阵地实施侦察,速度是 RF-101C 的唯一武器
RF-101C 刚开始在东南亚作战时,通常是中高度单机飞行,仅在对防护严密的目标进行侦察时才使用双机。当萨姆导弹的威胁日趋严重后,“巫毒”被迫采用低空高速接近目标的战术,然后迅速爬升至 3,000~4,500 米开始照相航线,拍摄完成后俯冲至低空逃逸。1967 年 4 月新的 ALQ-71 电子战吊舱服役后,“巫毒”恢复了中高度战术。但是该吊舱严重降低了 RF-101C 的高速性能,易被米格追击,因此 RF-101C 常常需要战斗机护航。在东南亚的一些 RF-101C 还经过改装安装了闪光弹和 TLQ-8 干扰机。
RF-101C 的速度可轻易摆脱北越米格-17 的截击,但是 2M 的米格-21 就不太容易对付了。在 1967 年 9 月一架米格-21 在北越上空击落一架 RF-101C 之后,“巫毒”被限制在南越和老挝上空执行任务,在这里遭遇敌机的可能性要小许多。1970 年 11 月 16 日第 45TRS 的最后一架 RF-101C 离开西贡,结束了“巫毒”在越战的历史。
