Вертолеты S-61 выпускались в различных модификациях: противолодочные HSS-2, военно-транспортные и поисково-спасательные СН-3 и НН-3. Их производили в США, а позже по лицензии в Великобритании и Италии и широко эксплуатировали. Было построено 1268 вертолетов всех модификаций. Через три года, в конце августа 1970, два более тяжелых поисково-спасательных вертолета НН-53С (S-65) совершили беспосадочный перелет через Тихий океан (с базы ВВС США во Флориде на базу в Дананге, Южный Вьетнам). В полете вертолеты дозаправлялись в воздухе с самолетов КС-130 «Геркулес». Следует отметить, что на самолетах-заправщиках использовалась стандартная система заправки с гибкими шлангами, обеспечивающая перекачку 135 л топлива в минуту. Вертолеты имели топливоп-риемники на выдвижных штангах, ставшие впоследствии стандартным оборудованием поисково-спасательных машин. Перед заправкой скорость самолета уменьшалась до скорости вертолета, для чего закрылки выдвигались в положение, соответствующее их положению при заходе на посадку.
Расстояние в 14500 км вертолеты пролетели за 54,5 ч со средней скоростью 266 км/ч. Этот показатель на 31 км/ч превысил скорость мирового рекорда в полете по замкнутому маршруту 2000 км, установленного в 1967 году на советском вертолете Ми-8. Однако этот перелет, ставший самым большим беспосадочным перелетом для вертолетов, не представлялся для регистрации в FAI. Зато FAI в качестве мировых рекордов были зафиксированы скорости полета по маршрутам Нью-Йорк - Бостон (261,88 км/ч, время_ в пути - 1 ч 18 мин 41 с) и Нью-Йорк - Вашингтон (251,75 км/ч, время в пути - 1 ч 9 мин 24 с), показанные пилотом Джеймсом Райтом на вертолете СН-53А 9 июня 1970 года.
В октябре 1968 года на десант-но-транспортном вертолете корпуса морской пехоты США СН-53А подполковник ВВС Роберт Райт и летчик-испытатель фирмы «Сикорский» Байрон Грэхем продемонстрировали ряд фигур высшего пилотажа, в том числе петли Нестерова и бочки. Эти фигуры выполнялись на максимально облегченном и специально усовершенствованном для повышения маневренности серийном вертолете. Взлетная масса вертолета составляла 12250 кг. По сравнению с нормальной (15875 кг) она была уменьшена на 3615 кг, или на 23%. Выполнение петель начиналось в горизонтальном полете при скорости 295 км/ч с перегрузкой 1,2 д. При увеличении угла тангажа до 50° перегрузка увеличивалась до 2,5 g затем в перевернутом вертолете при 180° уменьшалась до 0,18. При выходе из пикирования максимальная перегрузка достигала 2,8 д. Время выполнения петли колебалось от 18 до 25 с.
