В конечном счете планировалось выпустить не меньше 651 новых перехватчиков, которым в августе 1955 года было дано обозначение F-101B. По в конце 1956 года число заказанных самолетов было значительно сокращено, кроме того выпуск самолетов в мае 1956 года был задержан на несколько месяцев. Все эти препятствия привели к задержке первого полета до 27 марта 1957 года, когда первый F-101B (56-232) взлетел с Лемберг-Филд. Это был единственный F-101В, имевший "конструкцию 6,33 g". Последующая программа летных испытаний продолжалась почти два года, закончившись 15 марта 1959 года. Но такая продолжительная "утряска" по крайней мере позволила поставить в состав ПВО хорошо проверенный и полностью боеспособный самолет. В процессе испытаний были выявлены многочисленные недостатки Наиболее серьезным недостатком оказалась система управления огнем "Хьюз" MG-13. Последняя оказалась морально устаревшей. В результате пилот F-101B не мог адекватно управлять, комплексом своего вооружения.

Идеально было бы заменить MG-13 на MA-1 с F-106 "Дельта дарт", чтобы устранить этот недостаток Но это решение было отклонено по финансовым соображениям. Меньше возражений со стороны ВВС вызвало предложение поднять возможности MG-13 модернизацией центральной ЭВМ Это предложение было реализовано, хотя оно, конечно, было компромиссным. Тем не менее F-101B начал поступать в подразделения ПВО в январе 1959 года. Головной в программе переоснащения стала 60-я эскадрилья истребителей-перехватчиков на базе Отис. Программа поставок выполнялась очень быстро - к концу 1960 года 17 эскадрилий ПВО получили новый самолет.

Произведено данного варианта перехватчика закончилось 24 марта 1961 г поставкой 480 самолетов. Общее число выпущенных F-101 достигло 807 машин. Последние 93 перехватчика из состава двух партий по 115 и 120 машин, заказанных по 59 финансовому году, были выпущены с некоторыми отличиями. Некоторое время они имели обозначение F-101F. Из этой партии 66 самолетов были поставлены Канаде в начале 60-х. Далее, но торой половине 1961 года была проведена программа модернизации системы управления огнем - кодовое обозначение "Китти Кар". В результате все перехватчики первых серий были доработаны до уровня последнего "блока 120". С окончанием программы "Китти Кар" все "чистые" перехватчики получили обозначение F-101В.

'Гак получилось, что обозначение F-101F позже было дано самолетам с двойным управлением. Первоначально планировалось, что около четверти самолетов должны были быть выпущены в варианте с двойным управлением, но реально выпустили только 72 машины в таком варианте. Их позже дополнили еще несколько самолетов - по крайней мере семь, но не больше дюжины - первых серийных или не полностью боеспособных F-101, которые раньше использовались для различных испытаний. Из всех этих самолетов 58 первоначально носили название TF-101B. В 59 финансовом году' их дополнили 14 перехватчиков TF-101F. Хотя этот вариант и обладал всеми возможностями перехватчика, он в основном использовался для тренировок и повышенной летной подготовки экипажей. Большинство, если не все эскадрильи ПВО успешно эксплуатировали эти "двухполюсные" самолеты.

Первоначально перехватчик вооружался только ракетами "воздух-воздух" AIM-4 "Фалкон" с инфракрасной или полуактивной головкой самонаведении. Но потом F-101В получил дополнительный "зубик" в виде ядерной, неуправляемой ракеты "Джени" AIR-2A по программе модернизации с начала 1961 года.

Другой программой модернизации стала, проводимая с 1963 по 1966 годы, работа по проекту "Болт Жорни" (или более прозаично - I.I.P. - "программа модернизации перехватчика"). В результате этой программы почти 350 F-101В и F-101F получили большую устойчивость к средствам РЭБ и улучшенную систему управления огнем MG-13 - специально для перехвата низколетящих целей Но безусловно самым заметным пунктом программы "Болт Жорни" стала установка инфракрасного локатора на. то место, где чисто формально красовалась система дозаправки топливом в воздухе. Кроме того был доработан и автопилот МВ-5, на конец избавив "Вуду" от многолетних проблем с продольным раскачиванием

Что касается ВВС США, то F-101B сохранялись в боевых эскадрильях ПВО почти 12 лет. Снятие самолета с вооружения началось в 1968 года, когда количество эскадрильей с "Вуду" сократилось с 15 до 6, но большинство снятых самолетов направлялись в центр долговременного хранения. Еще три эскадрильи были переданы ВВС национальной гвардии в 1969 году, а оставшиеся три последовали за первыми весной 1971 года. Всего семь эскадрилий национальной гвардии были вооружены "Вуду". Их вывод начался с 1977 года, а последний самолет был заменен в составе 111-й эскадрильи перехватчиков национальной гвардии на "Фантом" F-4 только в 1983 году.

Хотя выпущенные по 59 финансовому году "Вуду" первоначально планировались для командования ПВО, большинство из них было вскоре передано Канаде, которая получила 56 F-101F и 10 TF-101F. Па канадской службе они были больше известны как CF-101B и CF-101F. После подготовки первых инструкторов на новой машине на авиабазе Хамильтон в Калифорнии под кодовым обозначением "Операция король Рой" первый "Вуду" был поставлен в 11а-мао (Альберта) в октябре 1961 года. В это же время эскадрилья № 425 приступила к тренировкам, продолжавшимся в Намао до июня 1962 года. После чего эскадрилья была перебазирована в Бэготвиль. Здесь CF-101 дослужили аж до 1984 года. Далее, между ноябрем 1961 года и августом 1962 года были перевооружены в следующей последовательности эскадрильи №№ 410, 416, 409 и 414 - весьма быстро. Правда, № 414 недолго пользовались "Вуду", сдав их в июне 1964 года

Первая партия перехватчиков использовалась в Канаде до 1970-71 гт, когда 56 оставшихся машин - 47 CF-101В и 9 CF-101F - были возвращены в США по операции "Крылья мира". В обмен были получены 66 "новых" самолетов из центра долговременного хранения в Дэчис-Монсен, Аризона. Опять же десять самолетов имели двойное управление, и вместе с 56 F-101В они были доработаны по образцу последней модификации. Истребители были постелены в Канаду в ноябре 1970 г и сохранялись на вооружении до начала 1985 года, когда было расформировано последнее подразделение с "Вуду" - эскадрилья № 416.

Что касается первоначальных канадских самолетов, то 22 из них избежали сдачи и утиль и продолжили свою службу в качестве разведчиков в 192-м крыле национальной гвардии. Под обозначением RF-101B самолеты были переделаны заменой системы управления огнем на фотокамеры. Этот вариант можно было легко отличить по камуфляжу тактической авиации и измененному коп гуру носовой части. Кроме того существовал еще один вариант RF-101B, известный под более чем странным названием "Камера Броуни - 2000 миль в час". Самолет должен был послужить прототипом для серии из 30 машин, которые так и не были выпущены. Модернизации RF-101B проводилась фирмой "Линг-Темко-Воут" в Гринвилле, Калифорния между сентябрем 1971 года и январем 1972 г Поступив на вооружение весной 1972 года, RF-101B оставались в составе 192-го крыла тактических разведчиков до замены на RF-4C в 1975 году.

После прекращения использования "Вуду" в качестве перехватчиков в Канаде два годных самолет были модернизированы по образцу EF-101В (101067). Последний был специально заказан в США и стал 133-м "Вуду" в составе канадских ВВС. С начала № 101067 был окрашен по светлосерой схеме, но потом получил глянцевую, черную окраску с малозаметными опознавательными знаками и номерами Самолет служил в роли "arpeccopa-РЭБ", неся на борту различное радиоэлектронное оборудование. В июне 1984 года самолет потерпел аварию после подлома передней стойки шасси, но был восстановлен. Кроме того еще один CF-101F (101006) использовался эскадрильей № 414 в качестве тренировочного самолета.