Pierwszy lot maszyny, wraz z przekroczeniem bariery dźwięku odbył się 21 kwietnia 1956 roku. Samolot wykazał dobre własności pilotażowe i doskonałe osiągi, pomimo to po wyprodukowaniu czterech egzemplarzy prototypowych marynarka wojenna anulowała zamówienie na tę maszynę. Oficjalnym powodem zerwania kontraktu było podobieństwo do maszyny F8U Crusader, natomiast zdaniem historyków, spowodowała to decyzja polityczna. Wytwórnia Douglas dostarczała ówcześnie wiele typów maszyn dla US Navy, a przyznanie jej kolejnego kontraktu mogłoby ją uczynić prawie monopolistą.
Pomimo zamknięcia programu rozwojowego, cztery wyprodukowane maszyny nadal były testowane w ramach różnych wojskowych programów badawczych. Dwa samoloty zostały wycofane z testów w 1961 roku, ale pozostałe latały nadal przekazane na początku lat 50. do NACA (którą wkrótce przemianowano na NASA). Jedna z maszyn stała się platformą testową dla programu budowy naddźwiękowego samolotu transportowego ze skrzydłami typu delta. Maszyna ta została wycofana z użytku w 1968 roku. Ostatni egzemplarz używano do symulacji procedury ewakuacyjnej z samolotu Boeing X-20 Dyna-Soar ze względu na podobieństwo kształtu i podobne charakterystyki lotne.