После этого TF-102A стал поступать в строевые части, начиная со второй половины 1956 года. Производство было завершено в июле 1958 года, когда был принят последний, 111-й самолет. Двухместный вариант на вооружении состоял почти в каждой эскадрильи ПВО – обычно по два самолета. Оставшиеся поступили в 4780-е тренировочное крыло ПВО на базе Перрин в Техасе. Несколько машин использовались в центре ПВО на базе Тайнделл во Флориде.
Хотя F-102A проектировался специально для ПВО, с 1959-60 гг он уже стал сниматься с вооружения этого командования. Однако, снимаемые с боевого дежурства самолеты стали поступать в другие командования ВВС. Большинство из них отправились за океан, где в составе тихоокеанского командования и ВВС в Европе перехватчики заменили "Сейбры" F-86D. Это были последние ТВД, где "Дьюсам" довелось тянуть военную лямку.
Что касается военной карьеры "Дьюса", то она оказалась не такой яркой, как у других истребителей "сотой серии". Однако и F-102A прослужил до 10 лет в зоне боевых действий, совершив несколько тысяч вылетов на воздушное патрулирование, прикрывая, например, В-52 во время операции "Арк Лайт".
Первый раз возможность размещения F-102A в Южном Вьетнаме рассматривалась в мае 1961 года, когда адмирал Фелт формировал требования к составу военной группировки и рекомендовал направить четыре "Дельта дэггер" на базу Тан Сон Нхут для организации системы ПВО. Его предложение тогда не было принято, и дебют "Дьюса" в Южном Вьетнаме состоялся почти через год. Три F-102A и один TF-102A с базы Кларк были переведены на Тан Сон Нхут 22 марта 1962 года по просьбе южновьетнамского правительства.
Побудительным поводом для задействования перехватчиков – операция "Вотер гласс" – было обнаружение локаторами большого числа неопознанных целей над центральным платом Южного Вьетнама и у границы с Камбоджей. Несмотря на настойчивые попытки перехватить цели, достоверно идентифицировать самолеты противника не удалось.
Вскоре выяснилось, что F-102A слишком быстр, чтобы перехватывать малоскоростные цели – предполагаемые самолеты вьетнамских партизан. Оказалось, что двухместный TF-102A подходит для этих целей лучше. Вскоре одноместные самолеты были выведены с Тан Сон Нхут, а их место заняли несколько TF-102 из составов 5-го и 13-го подразделений ВВС. Было также решено вести дежурство вместе с AD-5Q "Скайрейдерами" из состава ВВС флота. Каждая группа несла дежурство в течение шести недель посменно на Тан Сон Нхут до конца 1962 года. Этот период и закончился теми самыми сверхзвуковыми полетами, о которых говорилось в начале нашего рассказа.
В середине февраля 1963 года вновь были зафиксированы многочисленные полеты в тех же самых местах, что и в 1962 году. Но на этот раз истребители из состава палубной авиации успешно провели перехват. Смущенные пилоты доложили, что вместо самолетов противника они увидели стаи мигрирующих уток!
Лишь после окончания войны выяснилось, что неопознанные самолеты не были радиолокационными миражами. Еще в 1959 году с образованием авиационных частей ДРВ, получивших свои первые самолеты Ли-2, Ил-14 и Ан- 2, началась операция "Тха Во" (Свободное падение) по снабжению южновьетнамских партизан с воздуха. Наиболее популярными для таких полетов были Ан-2. Они совершали полеты на малой скорости и высоте вплоть до 30 м. Сброс груза осуществлялся с виража 45 градусов из грузовой двери, причем без парашюта (отсюда и такое название операции). Именно этим и объяснялись безуспешные попытки пилотов F-102 найти на ветвях деревьев застрявшие парашюты – верный признак таких операций, а перехватить ночью выкрашенный в темно-зеленый цвет самолет, летевший в лабиринте речных протоков среди джунглей, было практически невозможно. Позже для цели снабжения с воздуха северовьетнамцы стали использовать и вертолеты.
Вскоре после этого в мае F-102A были выведены из Южного Вьетнама, чтобы снизить нагрузку на Тан Сон Нхут, ставший к этому времени одним из самых оживленных аэропортов в мире. На базе Кларк эти самолеты находились в постоянной боевой готовности и в случае необходимости могли вернуться на Тан Сон Нхут в течение 12 часов.
В последствии F-102 совершили несколько коротких визитов в Южный Вьетнам в тренировочных целях, пока с августа 1964 года "Дьюсы" не были размещены там на постоянной основе. Тогда, после "танкинского инцидента" шесть самолетов из состава 509-й эскадрильи с Кларка были переведены на Да Нанг. Одновременно столько же самолетов из 16-й эскадрильи с базы Наха были переброшены на Тан Сон Нхут. Эти подразделения имели обобщающее название "Кэнди мэшин". После этого F-102 оставались в Южном Вьетнаме до 1969 года, действуя с баз Да Нанг, Тан Сон Нхут и Виен Хоа в течение всего этого периода.