尽管拥有出色的爬升和加速性能，但全天候远程截击并非 F-104A 的设计任务。因此该机很快退出了北美防空部队的装备序列。图为取代该机的 F-101B（上图，F-101 的全天候截击型）和 F-106 “三角标枪”（下图，康维尔 F-102 的最终发展型）

　　防空司令部的 F-104A 退役后，相继转交空中国民警卫队（ANG），部署到田纳西州 ANG 第 151 中队、北卡罗来那州 ANG 第 157 中队以及亚利桑那州 ANG 第 197 中队。1961 年柏林危机中，这三个中队被编入现役，紧急调赴欧洲。随着柏林危机解决，三个中队于 1962 年 6 月返回美国，并重新归还空中国民警卫队建制。但他们装备的 F-104A 却被空军留了下来，再次交付防空司令部使用：第 32 航空队所属驻霍姆斯特德基地的第 331 中队和第 319 中队奉命用只能进行昼间拦截的 F-104A 替换他们现在装备的 F-102 和 F-106 全天候截击机——很意外的决定，不是吗？1967 年底，第 319 中队的 26 架 F-104A 开始改装加大推力的 J79-GE-19 。此时它已经是美国空军中最后一个装备 F-104A 的部队。1969 年 12 月，第 319 中队撤编，标志着 F-104A 在美国空军现役部队服役的历史正式终结。同时美国空军也决定将部分淘汰的 F-104A 出口，台湾、巴基斯坦和约旦都获得了少量该型机（数量分别是 25 架、10 架、16 架）。

巴基斯坦空军第 9 中队装备的 F-104A

　　尽管 F-104A 在美国空军服役的历史短暂而坎坷，但该机的出色性能却是不容忽视的。继 YF-104A 之后，F-104A 也加入了创纪录飞行的行列。1958 年 12 月，在两天时间里，F-104A 创造了多项爬升速度纪录：爬升到 3,000 米耗时 41.35 秒，到 6,000 米耗时 51.41 秒，到 9,000 米耗时 81.14 秒，到 15,000 米耗时 131.1 秒，到 20,000 米耗时 222.99 秒，到 25,000 米耗时 266.03 秒。

NF-104A

　　1963 年，3 架美国空军退役封存的 F-104A（56-756， 56-760，56-762） 被重新启封，改装成航天教练机，其型号改为 NF-104A 。NF-104A 所有武器系统全部拆除，原来的垂尾被 F-104G 所用的大型垂尾代替。翼展增大到7.60 米。在机头、机尾及翼尖加装了过氧化氢燃料箱，为在垂尾根部加装的 LR121/AR-2-NA-1 辅助火箭发动机（推力达 2,722 公斤）提供燃料。这种火箭发动机推力可以在 1,361～2,722 公斤之间调节，燃烧时间达 105 秒。

打开尾部火箭发动机进行大仰角爬升的 NF-104A。从垂尾序号可以看出，该机是 3 架同型机的 1 号机

　　1963 年 10 月 1 日，第一架 NF-104A 交付使用。另两架也在一个月内交付。它们的使用者是位于爱德华兹空军基地的航天研究飞行员学校，当时该校负责人正是首次突破音障的查尔斯·E·耶格尔上校。

　　1963 年 12 月 6 日，第一架 NF-104A 创造了一项非官方世界飞行高度纪录——36,229 米。当时这一纪录的官方数字是 34,695 米，由米格-21 原型机之一E-66 创造的。后来，R·W·史密斯驾驶这架 NF-104A 飞到了 36,820 米的高度。

　　同年 12 月 10 日，NF-104A 2 号机由耶格尔上校驾驶时，在 31,699 米高度失控，飞机进入平尾旋无法改出而坠毁。耶格尔在 3,000 米高空跳伞，面部被弹射座椅的火箭发动机严重烧伤，但总算得以幸存。调查结果显示，飞机由于迎角过大，平尾又难以给予响应——T 形尾翼布局和菱形翼型组合的缺点在此暴露无疑——导致飞机进入平尾旋而坠毁。但过大的迎角并不是耶格尔造成的，当时他正关闭 J79 发动机，准备用火箭发动机驱动进行大角度爬升。但 J79 关车后产生严重的陀螺效应，导致飞机迎角急速增大，平尾又无法抑制，最终进入尾旋。

几乎把耶格尔送进地狱的 NF-104A 2 号机

　　1971 年 6 月，第 3 架 NF-104A 由霍华德·C·汤普森上尉驾驶时，由于尾部火箭发动机爆炸，导致飞机严重受损。迫降成功后发现，火箭发动机和半个方向舵都已经炸飞了。由于训练计划即将结束，NF-104A 3 号机已无修复价值，该机就此退役。

改装为遥控靶机的 QF-104A， 机身和垂尾已喷涂上醒目的桔红色

QF-104A

　　1960 年，随着 F-104A 从防空司令部退役，24 架 YF-104A 和 F-104A 被改装成无线电遥控靶机，型号改为 QF-104A 。该机全部喷上红色条纹，交付佛罗里达州埃格林空军基地的 3205 靶机中队使用。和大部分改造的靶机一样，QF-104A 仍保留了载人飞行能力，但也可以由地面遥控飞行。后来这批飞机大部分在导弹试验中被击毁。

F-104B

　　F-104B 是专门用于 F-104A 改装训练的双座教练型，洛克希德设计代号 283-93-03 。和 F-104A 相比，B 型的主要改动是：座舱加长，以容纳第二个座位；座舱盖改为向左侧开启；增加一套操纵系统，两套操纵系统都具有全部控制能力；为了给第二个作为提供空间，原来的 M61A1 航炮被取消（也因此使得 F-104B 不能具备 A 型的全部作战能力），同时内部布置重新调整，部分航电设备有所移动；机内油箱也有所更改，内部载油量由 3,395 升减少到 2,763 升；机载武器只有两枚 AIM-9B “响尾蛇”导弹， 不过仍然保留了早期 A 型的 AN/ASG-14T-1 火控系统；垂尾面积加大，以保证足够的航向稳定性；前起落架再次改为向后收起。