Podczas operacji dziennych wykorzystywano 70 mm rakiety niekierowane, natomiast podczas nocnych nalotów nękających na Szlak Ho Chi Minha używano rakiet AIM-4 Falcon i systemu naprowadzania i poszukiwania w podczerwieni.
Dwumiejscowe TF-102A były używane w roli wysuniętych kontrolerów powietrznych (Forward Air Control).
Do końca 1968 roku wszystkie F-102 zostały odesłane z powrotem do Stanów Zjednoczonych.
Późniejsze lata thumb|Convair F-102 Delta Dagger w ekspozycji National Museum of the United States Air Force W 1973 sześć samolotów zostało przerobionych na bezzałogowe cele latające symulujące samoloty MiG-21 w ramach projektu Pave Deuce. Ostatecznie setki F-102 zostały przebudowane na cele dla samolotów F-4 i F-106, a także dla F-15 i do testowania rakiet Patriot. Część F-102 została przystosowana do przenoszenia pojedynczej rakiety nuklearnej AIM-26 Super Falcon.
F-102 i TF-102 były eksportowane do Turcji i Grecji. Tureckie F-102 zostały użyte bojowo podczas tureckiej inwazji na Cypr. Istnieją doniesienia o starciu między greckimi F-5 a tureckimi F-102A które miałoby rozegrać się nad Morzem Egejskim.