W latach 60. pracowała jako pilot doświadczalny dla Northrop Corporation i Lockheed. Jej główną rywalką w tamtym czasie była francuska pilotka Jacqueline Auriol, która również pobiła wiele rekordów prędkości. W 1961 roku Cochran ustanowiła osiem rekordów, pilotując Northropa T-38 Talona. W 1964 roku, pilotując Lockheeda F-104 Starfightera, Cochran ustanowiła trzy rekordy prędkości, w tym podczas lotu na odległość 15/25 km, gdy poleciała z prędkością 2300 km/h, jak dotąd żadna kobieta nie poprawiła tego wyniku.
Mercury 13 Na początku lat 60. Cochran zainteresowała się także podbojem Kosmosu. Chociaż wiedziała, że ze względu na wiek sama nie ma szans polecieć, sfinansowała badania i testy innych kobiet – kandydatek do żeńskiego programu kosmicznego. Współpracowała z doktorem Williamem Randolphem Lovelacem II, który był odpowiedzialny za badania kandydatów na astronautów w swojej klinice w Albuquerque. Trzynaście kandydatek przeszło pozytywnie wszystkie wstępne testy, stąd nazwa tej grupy Mercury 13.