在越战的后 8 年中，先后有第 11，12，14，16 中队参战，从新山一基地和泰国 Udorn 基地起飞执行任务。RF-4C 直到 1972 年都执行昼间侦察任务，侦察范围包括越南和老挝，通常独自执行任务而没有护航飞机。RF-4C 在激烈的战争中表现不错但也损失惨重，从未被米格击落，7 架毁于地空导弹，65 架毁于高炮，4 架被毁于地面，7 架毁于事故。但如果和总的出动次数比起来战损率还是很低的。
麦克唐纳共生产了 503 架 RF-4C，最后一批于 1973 年 12 月交付。RF-4C 持续生产超过 10 年，是“鬼怪”各种改型中仅次于 F-4E 的长线品种。
以下单位使用过 RF-4C：
10 战术侦察联队 15 战术侦察机中队，18 战术战斗机联队 26 战术侦察联队 66 战术侦察联队 75 战术侦察联队 363 战术侦察联队 432 战术侦察联队 460 战术侦察联队
国民警卫队到手的第一批“鬼怪”就是 RF-4C。第一个接收“鬼怪”的是阿拉巴马州国警队 117 战术侦察联队第 106 战术侦察中队，时间是 1971 年 2 月。后来又有 8 个中队的 RF-4C 加入国民警卫队，并在爱达何州建立了一个训练中队。装备过 RF-4C 的国民警卫队单位有：
106 战术侦察机中队，117 战术侦察机联队，阿拉巴马 ANG 153 战术侦察机中队，186 战术侦察机大队，密西西比 ANG 160 战术侦察机中队，187 战术侦察机大队，阿拉巴马 ANG 165 战术侦察机中队，123 战术侦察机联队，肯塔基 ANG 173 战术侦察机中队，155 战术侦察机大队，内布拉斯加 ANG 179 战术侦察机中队，148 战术侦察机大队，明尼苏达 ANG 189 战术侦察机训练转换中队，124 战术侦察机大队，爱达荷 ANG 190 战术侦察机中队，124 战术侦察机大队，爱达荷 ANG 192 战术侦察机中队，152 战术侦察机大队，内华达 ANG 196 战术侦察机中队，163 战术侦察机大队，加州 ANG
到 1989 年初的时候美国空军中在役的 RF-4C 中队只剩下 7 个，分别是 Shaw 基地第 16 中队，第 12 中队，第 45 中队，第 62 中队，Bergstrom 基地第 91 中队，冲绳嘉手纳基地第 15 中队，德国 Zwiebrucken 基地第 38 中队。当时已经宣布要解散其中两个中队。苏联崩溃和华约解体也使得 RF-4C 退役的步伐加快了。1989 年原属于 18 战斗机联队的第 15 侦察中队从冲绳调往韩国大丘基地，归属 406 侦察联队，但次年该中队就被撤销了。
当 1990 年 8 月伊拉克入侵科威特时，完全解散 RF-4C 部队的计划正在拟定中，萨达姆算是救了 RF-4C 一命。到美军进行“沙漠风暴”行动时剩余的 RF-4C 还都在服役。因为入侵事件阿拉巴马州国民警卫队 117 联队 106 中队于 1990 年 8 月 24 日被派往巴林。RF-4C 的远程相机在监视科威特境内和伊沙边界的伊拉克军队动向时作用很大。
1990 年 10 月 8 日该中队因事故损失了一架飞机（64-1044），但机组人员得救。12 月 106 中队被内华达州国民警卫队 192 侦察中队替换。不久后 67 联队第 12 中队和 26 联队 38 中队参加了“沙漠盾牌”行动。隶属驻欧美国空军的 26 联队其余部分被编入 7440 混合联队，派往土耳其 Incirlik 基地。67 联队和 35 联队前往巴林和国民警卫队并肩战斗。这些飞机有很多是越南战争时期的老兵。第 12 中队在进攻前夕才达到巴林。91 中队在美国东海岸待命，准备填补战斗损失拉下的空缺，不过他们一直没得到机会。
RF-4C 对敌人的侦察一天都没有停止过。它们每天在科威特寻找共和国卫队的踪迹，在巴格达搜寻化学武器工厂，火箭燃料工厂，指挥中心，也经常被调往伊拉克西部地区寻找飞毛腿导弹的下落。在此期间只发生一起飞行事故，导致飞机坠毁但人员获救。
“沙漠风暴”末期 26 联队和 67 联队返回了各自的基地，其后不到一年美国空军解散了所有 RF-4C 单位。26 联队 1991 年 4 月解散，其飞机转为封存。67 联队第 91 中队于 1991 年 9 月解散，从此结束了 RF-4C 的现役生涯。不过 12 中队和其他联队的飞机作为预备役一直使用到 1994 年。
在“沙漠风暴”后期国民警卫队 RF-4C 的退役计划加速。163 战术侦察机大队，186 战术侦察机大队，155 战术侦察机大队，117 战术侦察机联队在 1992~94 年间转变成空中加油机部队，装备改为 KC-135。124 战术侦察机大队改为 F-4G“野鼬鼠”中队。内华达州 192 中队 1995 年 9 月 27 日移交了最后四架 RF-4C，它们飞往戴维斯莫森基地封存，美军 RF-4C 的历史就此画上句号。
西班牙空军得到了 12 架美军退役的 RF-4C，1989 年美军向韩国移交了 18 架 RF-4C。此外 1970~71 年以色列租借过两架。
在完成最初的测试项目后，YRF-4C 62-12200 被改为 F-4E 的原型机，用于气动学研究。在“敏捷鹰”计划中它试验了前缘机动缝翼，这项成果后来用在了 F-4E 上。这架飞机还试验了很多空气动力和复合材料方面的项目。1972 年被改为电传飞控系统的试验平台。1974 年又在 Precision Aircraft Control Technology（PACT）飞机精确控制技术项目中变身为鸭翼布局，首飞于 1974 年 4 月 29 日。1979 年 1 月 62-12200 被捐赠给位于莱特帕特森基地的美国空军博物馆作为展品。
