Далее состав подразделения стал постоянно наращиваться, достигнув 16 машин в августе 1964 года, вскоре после "танкинского инцидента". По мере втягивания США в войну активность RF-101 постоянно возрастала. Одной из операций, проведенной с участием RF-101, стала "вооруженная" разведка 14 декабря 1964 года. Тогда три "Вуду" провели доразведку целей и фиксацию результатов налета на дорогу № 8 и мост Напе. Вскоре после этого, 8 февраля 1965 года "Вуду" участвовали в первом налете ВВС США на ДРВ вместе с F-100. Здесь "Вуду" понесли первую потерю (став вторым американским самолетом сбытым над Северным Вьетнамом). В течение следующих пяти лет RF-101 понесли чувствительные потери. "Вуду", занимаясь фотографированием результатов налетов, действовали почти всегда в одиночку или под слабым истребительным прикрытием. Как следствие, вероятность быть сбитым резко возрастала – элемент внезапности терялся после первого удара, а вьетнамские зенитчики уже знали, что вслед за ударной группой появится одинокий RF- 101.
Сразу после начала боевой карьеры встал вопрос о повышении разведывательных возможностей RF-101. В основном работы свелись к установке фотокамер "Никон" KS- 72А, но проблемы с камерой задержали ее установку до 1964 года. Модернизация разведчиков началась с тихоокеанского командования, а работы над всем парком самолета затянулись до 1967 года. Кроме того, в течение 1963-65 гг проводились работы, повысившие безопасность полетов и облегчившие обслуживание. Модернизация включала в себя замену главных стоек шасси и установку системы РЭБ.
Разведывательные полеты над Вьетнамом с начала проводились с базы Тан Сон Нхут, но с ростом потребности в быстром отображении боевой обстановки все больше RF- 101 задействовалось в операциях. Разведчики были размещены на базе Удорн в Таиланде и в составе группы "Янки тим" совершали разведывательные полеты над Лаосом, но большей частью над ДРВ. В последствии RF-101 на Удорн поступили в 432-е крыло тактических разведчиков. Полеты над Северным Вьетнамом продолжались до сентября 1967 года, когда с появлением во вьетнамском небе МиГ-21 стало ясно, что время RF-101 прошло. Было решено впредь над ДРВ использовать для разведки только RF-4C "Фантом". Этот приговор повлиял на расстановку сил в Индокитае – оставшиеся RF-101 были сосредоточены на Тан Сон Нхут в составе 45-го крыла. Отсюда они совершали разведывательные полеты над Лаосом и Южным Вьетнамом, иногда они привлекались и для полетов над ДРВ, но только в местах со слабой ПВО. 1 ноября 1970 года 45-е крыло тактических разведчиков было выведено с линии фронта, закончив таким образом девятилетнюю боевую карьеру "Вуду". В течение этого же периода были потеряны в боях не менее 39 RF- 101, 12 пилотов погибли, а 10 попали в плен.
