ความปรารถนาของไอเซนฮาวร์ที่จะหลีกเลี่ยงภารกิจลาดตระเวนลับเหนือสหภาพโซเวียต ซึ่งเต็มไปด้วยความเสี่ยง ทำให้เขาเสนอข้อเสนอ “เปิดน่านฟ้า” อันโด่งดังในช่วงฤดูร้อนปี 1955 ในขณะที่เครื่องบิน U-2 ยังอยู่ระหว่างการพัฒนาแต่ก็มีความคืบหน้าไปได้ด้วยดี ในการประชุมสุดยอดที่เจนีวาเมื่อวันที่ 21 กรกฎาคม 1955 ประธานาธิบดีไอเซนฮาวร์เสนอที่จะจัดหาสนามบินและสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ ในสหรัฐอเมริกาให้แก่สหภาพโซเวียตเพื่อทำการถ่ายภาพทางอากาศของฐานทัพทหารสหรัฐฯ ทั้งหมด หากสหภาพโซเวียตจะจัดหาสิ่งอำนวยความสะดวกที่คล้ายคลึงกันให้แก่สหรัฐอเมริกาในรัสเซีย ไม่น่าแปลกใจที่ผู้นำโซเวียต นิกิตา ครุสชอฟ ปฏิเสธข้อเสนอของไอเซนฮาวร์แทบจะในทันที แม้ว่าประธานาธิบดีจะหวังว่าสหภาพโซเวียตจะยอมรับข้อเสนอของเขา แต่เขาก็เตรียมพร้อมสำหรับการถูกปฏิเสธ ในขณะที่ข้อเสนอเปิดน่านฟ้ายังอยู่ระหว่างการพิจารณา ไอเซนฮาวร์ได้กล่าวว่า “ผมจะลองอีกครั้งหนึ่ง แล้วถ้าพวกเขาไม่ยอมรับ เราก็จะใช้เครื่องบิน U-2” ^{[ 59 ]}

แม้ว่าไอเซนฮาวร์จะอนุมัติทุกขั้นตอนของการพัฒนาเครื่องบิน U-2 แต่มีรายงานว่าการตัดสินใจอนุมัติการบินดังกล่าวเป็นเรื่องยากมากสำหรับเขา เขายังคงกังวลว่าการบินผ่านน่านฟ้าอาจทำลายความสัมพันธ์กับสหภาพโซเวียตและอาจนำไปสู่ความขัดแย้งได้ ข้อโต้แย้งหนึ่งที่ช่วยเอาชนะความลังเลของประธานาธิบดีคือข้ออ้างของซีไอเอที่มีมาอย่างยาวนานว่า การบินของ U-2 อาจไม่ถูกตรวจพบ เนื่องจากเรดาร์ของโซเวียตจะไม่สามารถติดตามเครื่องบินที่ระดับความสูงมากเช่นนั้นได้ ความเชื่อนี้อิงจากการศึกษาเรดาร์ของโซเวียตในสมัยสงครามโลกครั้งที่สองในปี 1952 และการทดสอบในปี 1955 โดยใช้เรดาร์ของสหรัฐฯ ซึ่งเจ้าหน้าที่สหรัฐฯ ไม่ทราบว่าเรดาร์เหล่านั้นมีประสิทธิภาพเท่าเรดาร์ของโซเวียตในการตรวจจับเป้าหมายที่ระดับความสูงมาก อย่างไรก็ตาม ก่อนที่ปฏิบัติการ U-2 จะเริ่มต้นขึ้นไม่นาน สำนักงานข่าวกรองวิทยาศาสตร์ (OSI) ของซีไอเอได้ทำการศึกษาจุดอ่อนของ U-2 ซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 28 พฤษภาคม 1956 ข้อสรุปของการศึกษาคือ “ระยะการตรวจจับสูงสุดของเรดาร์โซเวียตต่อเครื่องบินโครงการนี้ที่ระดับความสูงเกิน 55,000 ฟุต จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 20 ถึง 150 ไมล์... ในความเห็นของเรา จึงสามารถสันนิษฐานได้ว่าจะสามารถตรวจจับได้” อย่างไรก็ตาม การศึกษาของ OSI เพิ่มเติมว่า “เป็นที่น่าสงสัยว่าโซเวียตจะสามารถติดตามเครื่องบินโครงการนี้ได้อย่างสม่ำเสมอหรือไม่” ดูเหมือนว่าการศึกษานี้จะมีผลกระทบต่อความคิดของเจ้าหน้าที่ระดับสูงของโครงการเพียงเล็กน้อย พวกเขายังคงเชื่อว่าโซเวียตจะไม่สามารถติดตาม U-2 ได้ และอาจตรวจจับไม่ได้ด้วยซ้ำ ยกเว้นเพียงสัญญาณบ่งชี้ที่ไม่ชัดเจนเท่านั้น สิ่งนี้พิสูจน์แล้วว่าไม่ถูกต้องอย่างมาก ดังที่แสดงให้เห็นโดยกองกำลังป้องกันภัยทางอากาศของโซเวียตในสเวิร์ดลอฟสค์ ประเทศรัสเซีย เมื่อวันที่ 1 พฤษภาคม พ.ศ. 2503 [เหตุการณ์ U-2 พ.ศ. 2503] ^{[ 59 ]}

แม้ว่าในที่สุดกองทัพอากาศสหรัฐฯ และกองทัพเรือสหรัฐฯ จะได้ใช้งานเครื่องบิน U-2 แต่ซีไอเอก็มีอำนาจควบคุมโครงการส่วนใหญ่ ซึ่งมีรหัสโครงการว่า โครงการดราก้อน เลดี้^{[ 60 ]}แม้ว่าหัวหน้า SAC อย่างเลอเมย์จะปฏิเสธ CL-282 ในช่วงแรก แต่กองทัพอากาศสหรัฐฯ ก็พยายามที่จะเข้าควบคุมโครงการและนำมาอยู่ภายใต้ SAC ในปี 1955 จนกระทั่งไอเซนฮาวร์ย้ำการคัดค้านบุคลากรทางทหารที่บินเครื่องบินลำนี้ อย่างไรก็ตาม กองทัพอากาศสหรัฐฯ ก็มีส่วนร่วมในโครงการนี้อย่างมาก บิสเซลล์อธิบายว่าเป็นหุ้นส่วน "49 เปอร์เซ็นต์" กองทัพอากาศสหรัฐฯ ตกลงที่จะคัดเลือกและฝึกนักบินและวางแผนภารกิจ ในขณะที่ซีไอเอจะจัดการกล้องและรักษาความปลอดภัยของโครงการ ประมวลผลฟิล์ม และจัดเตรียมฐานทัพต่างประเทศ^{[ 61 ]}

นอกเหนือจากการไม่ใช้บุคลากรทางการทหารของอเมริกาในการบิน U-2 แล้ว ไอเซนฮาวร์ยังนิยมใช้พลเมืองที่ไม่ใช่ชาวอเมริกันอีกด้วย นักบินชาวกรีก 7 คนและชาวโปแลนด์ที่อาศัยอยู่ในต่างแดนอีก 1 คนถูกเพิ่มเข้าไปในกลุ่มผู้ฝึกอบรม U-2 แม้ว่าจะมีเพียงนักบินชาวกรีก 2 คนเท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้บินเครื่องบินในภายหลังก็ตาม ความสามารถในการบินของพวกเขาย่ำแย่ อุปสรรคทางด้านภาษาและการขาดประสบการณ์การบินที่เหมาะสมพิสูจน์แล้วว่าเป็นปัญหา ในช่วงปลายปี 1955 นักบินต่างชาติถูกถอดออกจากโครงการ^{[ 62 ] [ 63 ]}นักบินของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ต้องลาออกจากตำแหน่งทางทหารก่อนที่จะเข้าร่วมหน่วยงานในฐานะพลเรือน ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่า "การจุ่มแกะ" ^{[ 21 ]}และมักถูกเรียกว่า "คนขับ" ไม่ใช่นักบิน โครงการนี้รับสมัครเฉพาะนักบินขับไล่ที่มีตำแหน่งสำรองของกองทัพอากาศสหรัฐฯ เท่านั้น เนื่องจากตำแหน่งปกติทำให้กระบวนการลาออกยุ่งยาก โครงการนี้เสนอเงินเดือนสูง และกองทัพอากาศสหรัฐฯ สัญญาว่านักบินจะสามารถกลับมาในตำแหน่งเดียวกันกับเพื่อนร่วมงานได้ มาตรฐานการคัดเลือกของ CIA สูงกว่าของ USAF เมื่อ USAF เริ่มทำการบิน U-2 ของตนเอง แม้ว่าจะมีผู้สมัครถูกปฏิเสธมากกว่า แต่โครงการของ CIA ก็มีอัตราอุบัติเหตุต่ำกว่ามาก นักบินทดสอบโทนี่ เลอเวียร์ฝึกนักบินล็อกฮีดคนอื่นๆ ให้บิน U-2 ภายในเดือนกันยายน พ.ศ. 2498 เขาได้ฝึกนักบิน USAF จำนวน 6 คน ซึ่งต่อมาได้ฝึกนักบินคนอื่นๆ ต่อไป เนื่องจากไม่มีเครื่องบินฝึกสองที่นั่งให้ใช้ในช่วง 15 ปีแรกของโครงการ การฝึกอบรมจึงทำก่อนการบินเดี่ยวครั้งแรกของผู้ฝึก และผ่านทางวิทยุ นักบินต้องปรับตัวให้เข้ากับเครื่องยนต์เจ็ทและปีกร่อนขนาดใหญ่ที่มีแรงยกสูง ซึ่งเป็นส่วนผสมที่ผิดปกติของ U-2 เนื่องจาก "มุมโลงศพ" พวกเขาจึงเรียนรู้ถึงความจำเป็นที่จะต้องให้ความสนใจกับการบินอย่างเต็มที่เมื่อไม่ได้ใช้ระบบนักบินอัตโนมัติ^{[ 64 ]}

หลังจากที่ AQUATONE ได้รับเงินทุนและดูแลความปลอดภัยโดย CIA หน่วยงานดังกล่าวเรียกเครื่องบินที่บินในระดับความสูงทั้งหมดว่า "บทความ" ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อลดโอกาสการละเมิดความปลอดภัยโดยเป็นส่วนหนึ่งของระบบรักษาความปลอดภัยแบบแบ่งส่วน หมายเลข "บทความ" สามหลักเหล่านี้ได้รับการกำหนดจากโรงงาน บทความ 341 เป็นต้นแบบ U-2 ดั้งเดิม และไม่เคยได้รับหมายเลขประจำเครื่องจากกองทัพอากาศสหรัฐฯ^{[ 65 ]}เที่ยวบินแรกเกิดขึ้นที่ Groom Lake เมื่อวันที่ 1 สิงหาคม 1955 ซึ่งเดิมทีตั้งใจให้เป็นการทดสอบการวิ่งบนทางวิ่งด้วยความเร็วสูง ปีกที่คล้ายกับเครื่องร่อนมีประสิทธิภาพมากจนเครื่องบินพุ่งขึ้นไปในอากาศด้วยความเร็ว⁷⁰นอต (81 ไมล์ต่อชั่วโมง; 130 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) [ ^{21 ]}ทำให้ LeVier ประหลาดใจ ซึ่งต่อมาเขากล่าวว่า "เขาไม่มีความตั้งใจที่จะบินเลย" พื้นทะเลสาบไม่มีเครื่องหมาย ทำให้ LeVier ยากที่จะกะระยะจากพื้นดิน และเบรกก็อ่อนแอเกินไป เขากระแทก U-2 หนึ่งครั้งก่อนที่มันจะหยุดกลิ้ง แต่เครื่องบินได้รับความเสียหายเพียงเล็กน้อย เลอเวียร์พบว่าการลงจอด U-2 เป็นเรื่องยากอีกครั้งในระหว่างการทดสอบการบินครั้งแรกโดยตั้งใจในอีกสามวันต่อมา ในการลองครั้งที่หก เขาพบว่าการลงจอดเครื่องบินโดยแตะพื้นด้วยล้อหลังก่อนนั้นดีกว่าการลงจอดครั้งแรกด้วยล้อหน้า นักบินยังคงประสบปัญหาในการลงจอดเนื่องจากผลกระทบของพื้นดินทำให้เครื่องบินลอยอยู่เหนือรันเวย์เป็นระยะทางไกล ในการทดสอบการบินเมื่อวันที่ 8 สิงหาคม U-2 บินได้สูงถึง32,000 ฟุต (9,800 เมตร)ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าจอห์นสันได้ทำตามข้อกำหนดและกำหนดเวลาที่สัญญาไว้แล้ว ภายในวันที่ 16 สิงหาคม ต้นแบบบินได้สูงถึง52,000 ฟุต (15,800 เมตร)ซึ่งเป็นระดับความสูงที่ไม่เคยมีใครทำได้มาก่อนในการบินต่อเนื่อง และภายในวันที่ 8 กันยายน ก็บินได้สูงถึง65,000 ฟุต (19,800 เมตร) ^{[ 66 ]}     

ภายในเดือนมกราคม ปี 1956 เครื่องบิน U-2 สร้างความประทับใจให้กับกองทัพอากาศสหรัฐฯ เป็นอย่างมาก จนทำให้ตัดสินใจจัดหาเครื่องบินรุ่นนี้มาเป็นของตนเอง กองทัพอากาศสหรัฐฯ ซื้อเครื่องบิน U-2 จำนวน 31 ลำผ่านทางซีไอเอ โดยใช้ชื่อรหัสว่า โครงการดราก้อน เลดี้ (Project DRAGON LADY) ซึ่งเป็นที่มาของชื่อเล่นของเครื่องบินลำนี้ ในขณะเดียวกัน เครื่องบิน U-2 ได้ทำการบินสำรวจเหนือน่านฟ้าสหรัฐฯ ถึง 8 ครั้งในเดือนเมษายน ปี 1956 ทำให้ผู้ดูแลโครงการเชื่อมั่นว่าเครื่องบินพร้อมสำหรับการใช้งานแล้ว เช่นเดียวกับเครื่องบินรุ่นใหม่ๆ ที่มักออกแบบกัน ก็มีอุบัติเหตุระหว่างปฏิบัติการเกิดขึ้นหลายครั้ง หนึ่งในนั้นเกิดขึ้นระหว่างการทดสอบบิน เมื่อเครื่องบิน U-2 ลำหนึ่งเกิดเครื่องยนต์ดับกลางอากาศเหนือรัฐเทนเนสซีนักบินคำนวณว่าเขาสามารถบินไปถึงรัฐนิวเม็กซิโกได้ ฐานทัพอากาศทุกแห่งในสหรัฐฯ ได้รับคำสั่งปิดผนึกให้ปฏิบัติตามหากเครื่องบิน U-2 ลงจอด ผู้บัญชาการฐานทัพอากาศเคิร์ตแลนด์ใกล้เมืองอัลบูเคอร์คี รัฐนิวเม็กซิโกได้รับคำสั่งให้เปิดคำสั่ง เตรียมพร้อมสำหรับการมาถึงของเครื่องบินที่ไม่ธรรมดาที่ลงจอดฉุกเฉินและนำเครื่องบินเข้าไปในโรงเก็บเครื่องบินโดยเร็วที่สุด เครื่องบิน U-2 ลงจอดได้สำเร็จหลังจากร่อนลงมาเป็นระยะทางมากกว่า300 ไมล์ (480 กม.)และรูปลักษณ์ที่แปลกประหลาดคล้ายเครื่องร่อนและนักบินที่สวมชุดอวกาศทำให้ผู้บัญชาการฐานทัพและพยานคนอื่นๆ ตกใจ^{[ 67 ]} 

ไม่ใช่ว่าอุบัติเหตุของ U-2 ทั้งหมดจะราบรื่นเสมอไป โดยมีอุบัติเหตุร้ายแรงถึง 3 ครั้งในปี 1956 เพียงปีเดียว ครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 15 พฤษภาคม 1956 เมื่อนักบินทำให้เครื่องบินเสียการทรงตัวระหว่างการซ้อมรบหลังการขึ้นบินซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อถอดล้อปลายปีกออก ครั้งที่สองเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 31 สิงหาคม เมื่อนักบินทำให้เครื่องบินเสียการทรงตัวทันทีหลังจากขึ้นบิน และเมื่อวันที่ 17 กันยายน เครื่องบินลำที่สามก็แตกเป็นเสี่ยงๆ ระหว่างการขึ้นบินในเยอรมนี ทำให้นักบินเสียชีวิตด้วย^{[ 68 ]}นอกจากนี้ยังมีอุบัติเหตุที่ไม่ร้ายแรงอื่นๆ อีก รวมถึงอย่างน้อยหนึ่งเหตุการณ์ที่ส่งผลให้เครื่องบินสูญหาย

คณะกรรมการที่ประกอบด้วยตัวแทนจากกองทัพบก กองทัพเรือ กองทัพอากาศ หน่วยงานข่าวกรองกลาง (CIA) หน่วย งานความมั่นคงแห่งชาติ (NSA ) และกระทรวงการต่างประเทศได้จัดทำรายชื่อเป้าหมายสำคัญสำหรับเครื่องบิน U-2 และวิธีการเก็บรวบรวมข้อมูลข่าวกรองอื่นๆ โครงการ U-2 ได้รับรายชื่อดังกล่าวและจัดทำแผนการบิน โดยคณะกรรมการได้ให้เหตุผลโดยละเอียดสำหรับแต่ละแผนเพื่อให้ประธานาธิบดีพิจารณาก่อนตัดสินใจว่าจะอนุมัติหรือไม่ หน่วยงานข่าวกรองภาพถ่ายของ CIA ได้ขยายขนาดเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับภาพถ่ายจากเครื่องบิน U-2 ที่คาดว่าจะหลั่งไหลเข้ามาอย่างมากมาย อย่างไรก็ตาม ก่อนที่เครื่องบินจะเริ่มปฏิบัติการโครงการ Genetrix ของกองทัพอากาศ ซึ่งใช้บอลลูนระดับสูงในการถ่ายภาพสหภาพโซเวียต จีน และยุโรปตะวันออก ได้นำไปสู่การประท้วงทางการทูต มากมาย จากประเทศเหล่านั้น และในช่วงหนึ่ง เจ้าหน้าที่ CIA เกรงว่าโครงการ U-2 อาจตกอยู่ในความเสี่ยง แม้ว่า Genetrix จะล้มเหลวทางเทคนิคเช่นกัน โดยมีเพียง 34 จาก 516 บอลลูนเท่านั้นที่ส่งภาพถ่ายที่ใช้งานได้กลับมา แต่การบินของบอลลูนได้ให้เบาะแสมากมายแก่สหรัฐอเมริกาเกี่ยวกับวิธีการที่ประเทศคอมมิวนิสต์ใช้เรดาร์ในการติดตามการบินผ่าน ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อโครงการ U-2 ^{[ 69 ]}

ด้วยการอนุมัติจากฮิวจ์ ดรายเดน ผู้อำนวยการ คณะกรรมการที่ปรึกษาแห่งชาติเพื่อการบิน (NACA) ทีมของบิสเซลล์ที่ซีไอเอได้พัฒนาเรื่องราวปกปิดสำหรับเครื่องบิน U-2 โดยอธิบายว่าเครื่องบินลำนี้ถูกใช้โดย NACA สำหรับการวิจัยสภาพอากาศในระดับความสูง เรื่องราวปกปิดนี้จะถูกนำมาใช้หากเครื่องบินสูญหายเหนือดินแดนที่เป็นศัตรู เครื่องบิน U-2 ได้บินปฏิบัติภารกิจที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศจริง ๆ ถ่ายภาพที่ปรากฏในสื่อ^{[ 70 ] [ 71 ]}และบางครั้งก็มีสติ๊กเกอร์ของรัฐบาลพลเรือน^{[ 72 ]}แต่มีน้อยคนนักที่เชื่อในเรื่องราวปกปิดนี้ ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2490 หนังสือพิมพ์ เดลีเอ็กซ์เพรส ของสหราชอาณาจักรรายงานว่า เครื่องบินU-2 ปฏิบัติการอยู่ทางตะวันออกของม่านเหล็ก^{[ 71 ]}

ที่ปรึกษาพลเรือน แลนด์และคิลเลียน ไม่เห็นด้วยกับเรื่องราวปกปิด โดยแนะนำว่าในกรณีที่เครื่องบินสูญหาย สหรัฐอเมริกาควรยอมรับอย่างตรงไปตรงมาว่าใช้เครื่องบิน U-2 บินผ่าน "เพื่อป้องกันการโจมตีแบบไม่ทันตั้งตัว" คำแนะนำของพวกเขาไม่ได้รับการปฏิบัติตาม และเรื่องราวปกปิดเรื่องสภาพอากาศนำไปสู่ภัยพิบัติที่เกิดขึ้นหลังจากเครื่องบิน U-2 สูญหายในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2503 ^{[ 70 ]}

การทดสอบบินในระดับความสูงมากของเครื่องบิน U-2 ยังนำไปสู่ผลข้างเคียงที่ไม่คาดคิด นั่นคือ รายงานเกี่ยวกับวัตถุบินไม่ทราบชนิด (UFO) เพิ่มขึ้นอย่างมาก ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 เครื่องบินโดยสารส่วนใหญ่บินที่ระดับความสูงระหว่าง 10,000 ถึง 20,000 ฟุต และเครื่องบินทหาร เช่น B-47 และ B-57 ปฏิบัติการที่ระดับความสูงต่ำกว่า 40,000 ฟุต ดังนั้น เมื่อเครื่องบิน U-2 เริ่มบินที่ระดับความสูงมากกว่า 60,000 ฟุต เจ้าหน้าที่ควบคุมการจราจรทางอากาศจึงเริ่มได้รับรายงานเกี่ยวกับ UFO เพิ่มมากขึ้น รายงานดังกล่าวพบมากที่สุดในช่วงเย็นจากนักบินของเครื่องบินโดยสารที่บินจากตะวันออกไปตะวันตก เมื่อดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้าของเครื่องบินโดยสารที่บินอยู่ที่ระดับความสูง 20,000 ฟุต เครื่องบินก็จะอยู่ในความมืด แต่ถ้าหากเครื่องบิน U-2 บินอยู่ใกล้กับเครื่องบินโดยสารในเวลาเดียวกัน ขอบฟ้าของมันจากระดับความสูง 60,000 ฟุตจะอยู่ไกลออกไปมาก และเนื่องจากอยู่สูงบนท้องฟ้า ปีกสีเงินของมันจะจับและสะท้อนรังสีของดวงอาทิตย์ และปรากฏต่อสายตาของนักบินเครื่องบินโดยสารซึ่งอยู่ต่ำลงไป 40,000 ฟุต ว่าเป็นวัตถุที่ลุกเป็นไฟ แม้ในเวลากลางวัน ตัวเครื่องบิน U-2 สีเงินที่บินสูงก็สามารถจับแสงอาทิตย์และทำให้เกิดการสะท้อนหรือแสงระยิบระยับที่สามารถมองเห็นได้ในระดับความสูงที่ต่ำกว่าและแม้กระทั่งบนพื้นดิน ในเวลานั้น ไม่มีใครเชื่อว่าการบินที่มีมนุษย์ควบคุมเป็นไปได้เหนือระดับ 60,000 ฟุต ดังนั้นจึงไม่มีใครคาดหวังว่าจะเห็นวัตถุที่อยู่สูงบนท้องฟ้าขนาดนั้น เที่ยวบิน U-2 และ OXCART ในภายหลังคิดเป็นสัดส่วนมากกว่าครึ่งหนึ่งของรายงาน UFO ทั้งหมดในช่วงปลายทศวรรษ 1950 และส่วนใหญ่ของทศวรรษ 1960 ^{[ 73 ]}

รัฐบาลอังกฤษอนุมัติการประจำการของ U-2 จากฐานทัพอากาศเลคเคนฮีธ ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2499 NACA ประกาศว่าหน่วยบริการสภาพอากาศทางอากาศ ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ จะใช้เครื่องบินที่พัฒนาโดยล็อกฮีดเพื่อศึกษาสภาพอากาศและรังสีคอสมิกที่ระดับความสูงถึง 55,000  ฟุต ดังนั้น หน่วย U-2 ของ CIA ชุดแรก ("หน่วย A") จึงเป็นที่รู้จักในนามกองบินลาดตระเวนสภาพอากาศชั่วคราวที่ 1 (WRSP-1) อย่างไรก็ตาม การเสียชีวิตของไลโอเนล แครบบ์ สายลับชาวอังกฤษในเดือนเมษายน พ.ศ. 2499 ขณะตรวจสอบเรือโซเวียตใน ท่าเรือ พอร์ตสมัธ ทำให้รัฐบาลอังกฤษอับอาย และขอให้สหรัฐฯ เลื่อนเที่ยวบินจากเลคเคนฮีธออกไป เพื่อหลีกเลี่ยงความล่าช้า ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2499 หน่วย A จึงย้ายไปที่วิสบาเดนประเทศเยอรมนี โดยไม่ได้รับการอนุมัติจากรัฐบาลเยอรมันในขณะที่สนามบินทหารกีเบลสตัดท์ถูกเตรียมให้เป็นฐานทัพถาวรมากขึ้น^{[ 74 ]}

ไอเซนฮาวร์ยังคงกังวลว่าถึงแม้การบินผ่านน่านฟ้าของสหภาพโซเวียตจะมีคุณค่าทางข่าวกรองสูง แต่ก็อาจทำให้เกิดสงครามได้ ในขณะที่เครื่องบิน U-2 กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนา ในการประชุมสุดยอดเจนีวาปี 1955เขาได้เสนอต่อนิกิตา ครุสชอฟว่าสหภาพโซเวียตและสหรัฐอเมริกาควรมอบสนามบินให้อีกฝ่ายหนึ่งเพื่อใช้ถ่ายภาพฐานทัพ ครุสชอฟปฏิเสธข้อเสนอ "น่านฟ้าเปิด" ^{[ 75 ]}

CIA แจ้งประธานาธิบดีว่าโซเวียตไม่สามารถติดตามเที่ยวบิน U-2 ที่ระดับความสูงมากได้ ความเชื่อนี้อิงจากการศึกษาโดยใช้ระบบเรดาร์เก่าของโซเวียตและระบบของอเมริกาซึ่งไม่ได้มีประสิทธิภาพในระดับความสูงมากเท่ากับระบบของโซเวียตในปัจจุบัน ซึ่งสหรัฐฯ ไม่ทราบมาก่อน ต่อมา Knutson กล่าวว่า "U-2 แทบจะมองไม่เห็นด้วยเรดาร์ของอเมริกา แต่เรดาร์ของรัสเซียแตกต่างออกไปเล็กน้อย—ดีกว่า คุณอาจกล่าวได้" แม้ว่าสำนักงานข่าวกรองวิทยาศาสตร์จะออกรายงานที่ระมัดระวังมากขึ้นในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2499 ซึ่งระบุว่าการตรวจจับเป็นไปได้ แต่เชื่อว่าโซเวียตไม่สามารถติดตามเครื่องบินได้อย่างสม่ำเสมอ Dulles ยังบอกกับ Eisenhower อีกว่า ตามที่Andrew Goodpaster ผู้ช่วยประธานาธิบดีกล่าวไว้ ในกรณีที่เครื่องบินตก นักบินแทบจะไม่รอดชีวิตอย่างแน่นอน ด้วยการรับรองดังกล่าวและความต้องการข่าวกรองที่แม่นยำมากขึ้นเกี่ยวกับ " ช่องว่างเครื่องบินทิ้งระเบิด " ที่กล่าวอ้างระหว่างสหรัฐฯ และสหภาพโซเวียต ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2499 Eisenhower จึงอนุมัติการบินผ่านเป็นเวลา 10 วัน^{[ 76 ] [ 37 ]}

การบินผ่านน่านฟ้าของ U-2 ครั้งแรกได้เกิดขึ้นแล้ว โดยใช้การอนุญาตที่มีอยู่สำหรับการบินผ่านน่านฟ้าของกองทัพอากาศเหนือยุโรปตะวันออก เมื่อวันที่ 20 มิถุนายน 1956 เครื่องบิน U-2 ได้บินผ่านโปแลนด์และเยอรมนีตะวันออก และมีการบินเพิ่มเติมในวันที่ 2 กรกฎาคม เมื่อไอเซนฮาวร์ปฏิเสธที่จะอนุมัติการบินของ U-2 เหนือน่านฟ้าของโซเวียต ซีไอเอจึงหันไปขอความช่วยเหลือจากต่างประเทศ คือMI6หน่วยข่าวกรองลับของอังกฤษ เพื่อขออนุญาตจากนายกรัฐมนตรีแห่งสหราชอาณาจักรฮาโรลด์ แมคมิลแลนซึ่งอนุมัติการบิน^{[ 77 ]}ข้อเท็จจริงที่ว่าเรดาร์สามารถติดตามเครื่องบินได้สำเร็จ ซึ่งขัดกับความคาดหวังของซีไอเอ ทำให้ไอเซนฮาวร์กังวล แต่เขาก็อนุมัติการบินผ่านน่านฟ้าของโซเวียตครั้งแรก ภารกิจ 2013 ในวันที่ 4 กรกฎาคม เป้าหมายหลักของ U-2 Article 347 คือโครงการก่อสร้างเรือดำน้ำของโซเวียตในเลนินกราดและการนับจำนวน เครื่องบินทิ้งระเบิด Myasishchev M-4 "Bison" รุ่น ใหม่

เรดาร์ของโซเวียตติดตามการรุกล้ำน่านฟ้าโซเวียตของ U-2 แบบเรียลไทม์ โดยเริ่มการติดตามด้วยเรดาร์ตั้งแต่เวลาที่เครื่องบินบินข้ามเข้ามาในน่านฟ้าเยอรมนีตะวันออกนิกิตา ครุสชอฟ ผู้นำโซเวียต ได้รับแจ้งทันที ขณะที่กำลังพิจารณามาตรการตอบโต้ที่เหมาะสม เขาได้สั่งให้เกออร์กี ซารูบินเอกอัครราชทูตโซเวียตประจำวอชิงตันประท้วงอย่างรุนแรงต่อกระทรวงการต่างประเทศสหรัฐฯ ในวันนั้น โดยอธิบายว่าความไว้วางใจที่สร้างขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้เพื่อลดความตึงเครียดระหว่างสองประเทศถูกบั่นทอนลงด้วยการบินรุกล้ำที่ยั่วยุ^{[ 78 ]}

เที่ยวบินที่สองในวันที่ 5 กรกฎาคมยังคงค้นหาเครื่องบินไบซัน ถ่ายภาพกรุงมอสโก (ซึ่งเป็นภาพเดียวที่ถ่ายโดยโครงการนี้) และบินผ่านโรงงานผลิตจรวดที่ปกคลุมไปด้วยเมฆ^{[ 79 ]}ที่คาลินินกราดและคิมกี ไอเซนฮาวร์รู้จากการบินผ่านก่อนหน้านี้ว่าความหวังของเขาที่จะไม่มีโซเวียตตรวจพบนั้นไม่สมจริง แต่สั่งให้หยุดการบินผ่านหากสามารถติดตามเครื่องบินได้ ซีไอเอพบว่าโซเวียตไม่สามารถติดตาม U-2 ได้อย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นจึงไม่ทราบว่ามอสโกและเลนินกราดถูกบินผ่าน ภาพถ่ายของเครื่องบินแสดงภาพเล็กๆ ของ MiG-15 และ MiG-17 ที่พยายามและล้มเหลวในการสกัดกั้นเครื่องบิน ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าโซเวียตไม่สามารถยิง U-2 ที่กำลังปฏิบัติการได้^{[ 80 ]}คนุตสันเล่าว่า "ฝูงเครื่องบินรบรัสเซียที่พยายามยิง U-2 ระหว่างการบินผ่านอย่างต่อเนื่อง" บางครั้ง "หนาแน่นมาก" จนรบกวนการถ่ายภาพ การที่ไม่สามารถหยุดเครื่องบินได้ซ้ำแล้วซ้ำเล่าเป็นเวลาหลายปีทำให้สหภาพโซเวียตอับอายขายหน้า ซึ่งสหภาพโซเวียตได้ประท้วงทางการทูตต่อเที่ยวบินดังกล่าว แต่ไม่ได้เปิดเผยการรุกล้ำดินแดนโซเวียตต่อสาธารณะ^{[ 37 ]}

ภารกิจ U-2 จากวิสบาเดนจะออกเดินทางไปทางทิศตะวันตกเพื่อเพิ่มระดับความสูงเหนือดินแดนที่เป็นมิตร ก่อนที่จะหันไปทางทิศตะวันออกที่ระดับความสูงปฏิบัติการ ภารกิจป้องกันภัยทางอากาศของนาโตในพื้นที่นั้นรวมถึงกองบินที่ 1 กองทัพอากาศแคนาดา (ยุโรป)ซึ่งปฏิบัติการด้วยเครื่องบินCanadair Sabre Mark 6 จากฐานทัพในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของฝรั่งเศส เครื่องบินลำนี้มีเพดานบินสูงสุด 54,000  ฟุต และมีการบันทึกการเผชิญหน้ากันหลายครั้งระหว่าง U-2 กับเที่ยวบินแจ้งเตือน 'ZULU' ของกองทัพอากาศแคนาดาไว้เป็นหลักฐาน^{[ 81 ]}

Overflights over Soviet territory produced generally good intelligence, despite occasional problems caused by cloud cover. The huge amount of film taken by these missions provided significant information about the Soviet Union’s ability to track and intercept U-2s. Photointerpreters examining the films eventually discovered the tiny images of MiG-15s and MiG-17s beneath the U-2s in various pursuit and attack attitudes: climbing, flipping over, and falling toward Earth. It was even possible to determine their approximate altitudes. These photographs showed that the Soviet air defense system was able to track U-2s well enough to attempt interception, but they also provided proof that the fighter aircraft available to the Soviet Union in 1956 could not bring down a U-2 at operational altitude.^[82]

On 10 July, the Soviets protested what they described as overflights by a USAF "twin-engine medium bomber", apparently believing that it was a B-57 Canberra. The U.S. replied on 19 July that no American "military planes" had overflown the Soviet Union, but the fact that the Soviets' report showed that they could track the U-2s for extended periods caused Eisenhower to immediately halt overflights over eastern Europe. Beyond the Soviet protests, the president was concerned about the American public's reaction to the news that the U.S. had violated international law. To avoid project cancellation, the CIA began Project Rainbow to make the U-2 less detectable. The eight overflights over communist territory, however, had already shown that the bomber gap did not exist; the U-2s had not found any Myasishchev M-4 Bison bombers at the nine bases they had visited. Because the Eisenhower administration could not disclose the source of its intelligence, however, Congressional and public debate over the bomber gap continued.^[83]

คำสั่งของประธานาธิบดีไม่ได้จำกัดการบินของเครื่องบิน U-2 นอกยุโรปตะวันออก ในเดือนพฤษภาคม ปี 1956 ตุรกีอนุมัติการประจำการของหน่วยย่อย B ที่ฐานทัพอากาศอินซีร์ลิกใกล้กับเมืองอาดานา ประเทศตุรกีอย่างไรก็ตาม ก่อนที่หน่วยย่อยใหม่จะพร้อม หน่วยย่อย A ในช่วงปลายเดือนสิงหาคมได้ใช้ฐานทัพอากาศอาดานาเป็นฐานเติมเชื้อเพลิงเพื่อถ่ายภาพทะเลเมดิเตอร์เรเนียน เครื่องบินพบหลักฐานของทหารอังกฤษจำนวนมากในมอลตาและไซปรัสขณะที่สหราชอาณาจักรกำลังเตรียมการแทรกแซงในคลองสุเอซ ที่กำลังจะเกิดขึ้น สหรัฐฯ ได้เผยแพร่ภาพถ่ายบางส่วนให้กับรัฐบาลอังกฤษ เมื่อวิกฤตการณ์ทวีความรุนแรงขึ้น โครงการนี้จึงเปลี่ยนจากแหล่งข้อมูลการลาดตระเวนเชิงยุทธศาสตร์ ซึ่งให้ความสำคัญกับคุณภาพสูงมากกว่าความเร็ว (ฟิล์มได้รับการประมวลผลโดยผู้ผลิต จากนั้นจึงนำไปวิเคราะห์ที่วอชิงตัน) ไปเป็นหน่วยลาดตระเวนเชิงยุทธวิธีที่ให้การวิเคราะห์ทันที กองข่าวกรองภาพถ่ายได้จัดตั้งห้องปฏิบัติการขึ้นที่เมืองวิสบาเดน เมื่อหน่วยย่อย B เข้ามารับช่วงต่อจากหน่วยย่อย A และบินเหนือเป้าหมายที่ยังคงเป็นความลับจนถึงเดือนกรกฎาคมปี 2013 รายงานอย่างรวดเร็วของห้องปฏิบัติการวิสบาเดนช่วยให้รัฐบาลสหรัฐฯ สามารถคาดการณ์การโจมตีอียิปต์ของอิสราเอล-อังกฤษ-ฝรั่งเศสได้สามวันก่อนที่จะเริ่มขึ้นในวันที่ 29 ตุลาคม ในวันที่ 1 พฤศจิกายน เครื่องบินลำหนึ่งบินผ่านฐานทัพอากาศอียิปต์ที่อัลมาซา 2 ครั้ง ห่างกัน 10 นาที ระหว่างนั้นอังกฤษและฝรั่งเศสได้โจมตีฐานทัพ และผลลัพธ์ที่เห็นได้ชัดของการโจมตีใน "การลาดตระเวน 10 นาที" ทำให้ไอเซนฮาวร์ประทับใจ ตั้งแต่วันที่ 5 พฤศจิกายนเป็นต้นไป เที่ยวบินเหนือซีเรียแสดงให้เห็นว่าโซเวียตไม่ได้ส่งเครื่องบินไปที่นั่น แม้จะมีการข่มขู่ต่ออังกฤษ ฝรั่งเศส และอิสราเอล ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้สหรัฐฯ กังวล^{[ 84 ]}

ในช่วงสี่ปีหลังวิกฤตการณ์คลองสุเอซ มีการส่งเครื่องบิน U-2 บินเหนือตะวันออกกลางซ้ำแล้วซ้ำเล่า โดยเฉพาะในช่วงเวลาที่เกิดความตึงเครียด หลังวิกฤตการณ์เลบานอนปี 1958 สิ้นสุด ลง การปฏิบัติการของ U-2 ก็ลดลง แม้ว่าเครื่องบิน U-2 ของหน่วย B ที่ปฏิบัติการจากตุรกียังคงบินเหนือตะวันออกกลางอยู่บ้างเป็นครั้งคราว รวมถึงภารกิจเหนือแอลเบเนียเพื่อตรวจสอบความเคลื่อนไหวของขีปนาวุธโซเวียต อิสราเอลเป็นเป้าหมายสำคัญของภารกิจ U-2 ในช่วงเวลานั้น โดยภารกิจของ U-2 ตรวจพบการก่อสร้างศูนย์วิจัยนิวเคลียร์เนเกฟในปี 1958 ซึ่งเป็นครั้งแรกที่ทำให้โครงการนิวเคลียร์ของอิสราเอลเป็นที่สนใจของสหรัฐฯ การบินผ่านน่านฟ้าดึงดูดความสนใจของกองทัพอากาศอิสราเอลเรดาร์ของกองทัพอากาศตรวจจับและติดตามการบินผ่านน่านฟ้า และในหลายโอกาส เครื่องบินรบของอิสราเอลถูกส่งขึ้นไปสกัดกั้น แต่ไม่สามารถขึ้นไปถึงระดับความสูงได้ รัฐบาลอิสราเอลรู้สึกงุนงงกับการบินผ่านน่านฟ้าเหล่านั้น อย่างไรก็ตาม นักบินรบของอิสราเอลสามารถมองเห็นเครื่องบินที่รุกล้ำเข้ามาได้ถึงสองครั้ง เมื่อวันที่ 11 มีนาคม พ.ศ. 2492 เครื่องบินขับไล่ Super Mystère ของอิสราเอลสองลำ ได้รับคำสั่งให้สกัดกั้นเครื่องบิน U-2 ที่ตรวจพบเหนืออิสราเอลโดยเรดาร์ภาคพื้นดินของอิสราเอล แม้ว่าเครื่องบินจะไม่สามารถสกัดกั้นได้ แต่หัวหน้าฝูงบิน พันตรีโยเซฟ อาลอนก็สามารถมองเห็นเครื่องบินลำนั้นได้อย่างชัดเจน ต่อมาเขาระบุเครื่องบินลำนั้นจากหนังสือว่าเป็น U-2 ซึ่งจดทะเบียนเป็นเครื่องบินตรวจสภาพอากาศของกรมอุตุนิยมวิทยาสหรัฐฯ เมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2492 หลังจากตรวจพบการบินผ่าน เครื่องบินเจ็ท Vautour ของกองทัพอากาศอิสราเอล ถูกส่งไปถ่ายภาพเครื่องบินลึกลับลำนั้น เครื่องบิน Vautour บินเข้ามาในระยะสายตาและสามารถถ่ายภาพ U-2 ได้สำเร็จ ถึงกระนั้น รัฐบาลอิสราเอลก็ยังไม่เข้าใจถึงตัวตนของเครื่องบินลึกลับลำนั้นจนกระทั่งการยิง U-2 ตกเหนือสหภาพโซเวียตในปี พ.ศ. 2403 และการเปิดเผยต่อสาธารณะในภายหลังว่าเป็นเครื่องบินสอดแนม^{[ 85 ] [ 86 ] [ 72 ]}

ไอเซนฮาวร์ปฏิเสธคำร้องขอของซีไอเอในเดือนกันยายน พ.ศ. 2499 ที่ขออนุญาตบินผ่านน่านฟ้าของยุโรปตะวันออกอีกครั้ง แต่การปฏิวัติฮังการีในเดือนพฤศจิกายน และการได้รับเลือกตั้งใหม่ในเดือนนั้นทำให้ประธานาธิบดีอนุญาตให้มีการบินผ่านพื้นที่ชายแดน เครื่องบินสกัดกั้นของโซเวียตยังคงไม่สามารถเข้าถึง U-2 ได้ แต่หลังจากที่โซเวียตประท้วงการบินผ่านน่านฟ้าเมืองวลาดิโวสต็อกในเดือนธันวาคมโดยเครื่องบิน RB-57D ไอเซนฮาวร์ก็สั่งห้ามการบินผ่านน่านฟ้าของฝ่ายคอมมิวนิสต์อีกครั้ง การบินใกล้ชายแดนยังคงดำเนินต่อไป โดยขณะนี้รวมถึง U-2 ที่ติดตั้ง ELINT เป็นครั้งแรก ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2490 ไอเซนฮาวร์อนุญาตให้มีการบินผ่านน่านฟ้าเหนือโรงงานขีปนาวุธและโรงงานนิวเคลียร์ที่สำคัญของโซเวียตบางแห่งอีกครั้ง เขายังคงอนุมัติการบินแต่ละครั้งด้วยตนเอง ตรวจสอบแผนที่อย่างละเอียด และบางครั้งก็ทำการเปลี่ยนแปลงแผนการบิน^{[ 87 ]}ในปี พ.ศ. 2490 หน่วยหนึ่งในยุโรปตั้งอยู่ที่กีเบลสตัดท์ และหน่วยในตะวันออกไกลตั้งอยู่ที่ฐานทัพอากาศนาวิกโยธินอัตสึกิประเทศญี่ปุ่น^{[ 88 ]}

ส่วนหนึ่งของเหตุผลในการอนุมัติใหม่ในเดือนพฤษภาคมคือ CIA สัญญาว่าการปรับปรุงจากโครงการ RAINBOW จะทำให้เที่ยวบิน U-2 ส่วนใหญ่ไม่ถูกตรวจพบ ในวันที่ 2 เมษายน พ.ศ. 2490 เที่ยวบินทดสอบ RAINBOW ตกในเนวาดา ทำให้นักบินเสียชีวิต ปีกขนาดใหญ่ของ U-2 ทำให้การลงจอดช้าลงระหว่างการตก ทำให้ซากเครื่องบินยังคงสามารถนำไปซ่อมแซมได้ ล็อกฮีดสามารถสร้างซากเครื่องบินจากเหตุการณ์ดังกล่าวขึ้นใหม่เป็นโครงเครื่องบินที่บินได้ แต่การที่ทำได้เช่นนั้นควรจะเป็นหลักฐานให้ CIA เห็นว่าเรื่องราวปกปิดของพวกเขาอาจใช้ไม่ได้ผลหลังจากเครื่องบินตกในดินแดนที่เป็นศัตรู การดัดแปลงต่อต้านเรดาร์ของ RAINBOW ไม่ประสบความสำเร็จมากนัก และการใช้งานก็สิ้นสุดลงในปี พ.ศ. 2491 ^{[ 89 ]}

การบินผ่านน่านฟ้าของโซเวียตกลับมาดำเนินการอีกครั้งในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2490 จากฐานทัพอากาศ Eielsonในอลาสก้าไปยังตะวันออกไกลของรัสเซียซึ่งมีระบบเรดาร์ที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า เที่ยวบินอื่นๆ มาจากลาฮอร์ ประเทศปากีสถานเที่ยวบินจากลาฮอร์เมื่อวันที่ 5 สิงหาคม ได้ให้ภาพถ่ายชุดแรก^{[ 90 ]}ของศูนย์อวกาศไบโคนูร์ใกล้กับเมืองทิวราทัมซึ่งซีไอเอไม่ทราบถึงการมีอยู่ของศูนย์อวกาศนี้มาก่อน เที่ยวบินอื่นๆ ได้ตรวจสอบ สถานที่ทดสอบนิวเคลียร์ เซมิปาลาตินสค์และสถานที่ทดสอบขีปนาวุธซารีชา กัน ^{[ 91 ] [ 92 ]}หลังจากมีการบินผ่านน่านฟ้าอีกไม่กี่ครั้งในปีนั้น ก็มีการบินผ่านน่านฟ้าอีกเพียงห้าครั้งก่อนเหตุการณ์ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2503 เนื่องจากความระมัดระวังที่เพิ่มมากขึ้นของไอเซนฮาวร์ ประธานาธิบดีพยายามหลีกเลี่ยงการทำให้โซเวียตโกรธเคืองในขณะที่เขาพยายามผลักดันให้มีการห้ามทดสอบนิวเคลียร์ในขณะเดียวกัน โซเวียตเริ่มพยายามยิงเครื่องบิน U-2 ที่ไม่เคยเข้าสู่น่านฟ้าโซเวียต และรายละเอียดในการประท้วงทางการทูตของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าผู้ควบคุมเรดาร์ของโซเวียตสามารถติดตามเครื่องบินได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อลดการมองเห็น ล็อกฮีดจึงทาสีเครื่องบินเป็นสีน้ำเงินดำที่ช่วยให้กลมกลืนกับความมืดของอวกาศ และเครื่องบินของซีไอเอได้รับ เครื่องยนต์ Pratt & Whitney J75-P-13 ที่ทรงพลังกว่า ซึ่งเพิ่มระดับความสูงสูงสุดขึ้น2,500 ฟุต (800 เมตร)เป็น74,600 ฟุต (22,700 เมตร) [ ^{93 ] ใน}เดือนเมษายน พ.ศ. 2491 แหล่งข่าวของซีไอเอPyotr Semyonovich PopovบอกกับGeorge Kisevalter ผู้ดูแลของเขา ว่าเจ้าหน้าที่ระดับสูงของ KGB คนหนึ่งโอ้อวดว่ามี "รายละเอียดทางเทคนิคทั้งหมด" ของ U-2 ทำให้ Bissell สรุปได้ว่าโครงการนี้มีการรั่วไหล แหล่งที่มาของการรั่วไหลไม่เคยถูกระบุ แม้ว่าจะมีการคาดเดาว่าอาจเป็นLee Harvey Oswaldซึ่งในขณะนั้นเป็นผู้ควบคุมเรดาร์ที่ฐาน U-2 ในญี่ปุ่น^{[ 94 ]}  

สหภาพโซเวียตได้พัฒนาเครื่องบินลาดตระเวนของตนเอง ซึ่งเป็นรุ่นดัดแปลงของYak-25โดยนอกจากจะใช้ถ่ายภาพพื้นที่ต่างๆ ทั่วโลกในช่วงต้นทศวรรษ 1960 แล้ว ยังใช้เป็นเป้าหมายให้เครื่องบินสกัดกั้นรุ่นใหม่MiG-19และMiG-21ฝึกซ้อมเพื่อรับมือกับเครื่องบิน U-2 อีกด้วย

การปล่อยSputnik 1 ที่ประสบความสำเร็จ ในวันที่ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2490 ทำให้คำกล่าวอ้างของโซเวียตเกี่ยวกับความคืบหน้าของ โครงการ ขีปนาวุธข้ามทวีป มีความน่าเชื่อถือ และเป็นจุดเริ่มต้นของวิกฤต Sputnikในสหรัฐอเมริกา ข่าวกรองจาก U-2 ทำให้ไอเซนฮาวร์กล่าวในการแถลงข่าวเมื่อวันที่ 9 ตุลาคมว่า การปล่อยครั้งนี้ "ไม่ได้ทำให้ผมกังวลใจเลยแม้แต่น้อย" แต่เขาปฏิเสธที่จะเปิดเผยการมีอยู่ของ U-2 เนื่องจากเขาเชื่อว่าโซเวียตจะเรียกร้องให้ยุติการบิน^{[ 95 ]}ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2491 ครุสชอฟโอ้อวดว่าขีปนาวุธของโซเวียตสามารถส่งหัวรบขนาด 5 เมกะตันได้ไกลถึง8,000 ไมล์ (13,000 กิโลเมตร) แม้ว่าโครงการขีปนาวุธ SS-6 Sapwoodของโซเวียตจะหยุดชะงักลงเนื่องจากความล้มเหลวทางเทคนิค แต่คำกล่าวอ้างในภายหลัง—และ คำแถลงของ นีล แม็คเอลรอย รัฐมนตรี ว่าการกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ต่อสภาคองเกรสในเดือนกุมภาพันธ์ 1959 ที่ว่าโซเวียตอาจมีความได้เปรียบชั่วคราวในด้านขีปนาวุธข้ามทวีป (ICBM) ถึงสามต่อหนึ่งในช่วงต้นทศวรรษ 1960—ทำให้เกิดความกังวลอย่างกว้างขวางในสหรัฐฯ เกี่ยวกับการมีอยู่ของ "ช่องว่างขีปนาวุธ" หน่วยข่าวกรองของอเมริกาแตกแยกกัน โดยซีไอเอสงสัยว่าเกิดความล่าช้าทางเทคนิค แต่กองทัพอากาศสหรัฐฯ เชื่อว่า SS-6 พร้อมสำหรับการใช้งานแล้ว ครุสชอฟยังคงกล่าวเกินจริงถึงความสำเร็จของโครงการโซเวียต ความกังวลเกี่ยวกับช่องว่างขีปนาวุธ และการสนับสนุนจากซีไอเอและกระทรวงการต่างประเทศ ทำให้ไอเซนฮาวร์อนุมัติการบินสำรวจดินแดนคอมมิวนิสต์อีกครั้งในเดือนกรกฎาคม 1959 หลังจาก 16 เดือน รวมถึง เที่ยวบิน ELINT จำนวนมาก ตามแนวชายแดนโซเวียตด้วย เครื่องบิน U-2 ของอังกฤษได้ทำการบินสำรวจในเดือนธันวาคมและกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2503 การบินสำรวจครั้งแรกมุ่งเป้าไปที่ทางรถไฟส่วนใหญ่ในพื้นที่ทดสอบ Tyuratam เนื่องจากคาดว่าจะมีการติดตั้งขีปนาวุธใกล้กับทางรถไฟ รวมถึงโรงงานนิวเคลียร์และสถานที่ทดสอบขีปนาวุธ แต่ไม่พบสถานที่ดังกล่าว^{[ 96 ]}การบินสำรวจทั้งสองครั้งไม่ได้พิสูจน์หรือหักล้างการมีอยู่ของ "ช่องว่างขีปนาวุธ" ความสำเร็จของการบินสำรวจของอังกฤษมีส่วนทำให้ไอเซนฮาวร์อนุมัติการบินสำรวจอีกครั้งในเดือนเมษายน^{[ 97 ]} 

Knutson เล่าว่า ในปี 1960 นักบิน U-2 ตระหนักดีว่าขีปนาวุธพื้นสู่อากาศ (SAM) ของโซเวียตได้รับการพัฒนาขึ้น และการบินผ่านน่านฟ้ามีความเสี่ยงมากขึ้น แต่ก็ไม่ได้กังวลเพราะ “นักบินรบโง่ๆ มักคิดว่าอีกฝ่ายต่างหากที่จะถูกโจมตี” ^{[ 37 ]}ในเวลานั้น CIA ก็ได้สรุปภายในแล้วว่า SAM ของโซเวียตมี “โอกาสสูงที่จะถูกสกัดกั้นได้สำเร็จที่ระดับความสูง70,000 ฟุต (21,300 เมตร)หากตรวจพบได้ทันเวลาเพียงพอที่จะแจ้งเตือนไปยังฐานยิง” แม้ว่าความเสี่ยงจะเพิ่มขึ้นมาก แต่ CIA ก็ไม่ได้หยุดการบินผ่านน่านฟ้า เนื่องจากพวกเขามั่นใจเกินไปหลังจากปฏิบัติภารกิจสำเร็จมาหลายปี และเนื่องจากความต้องการภาพถ่ายฐานยิงขีปนาวุธที่มากขึ้น U-2 จึงเป็นแหล่งข่าวกรองลับที่สำคัญเกี่ยวกับสหภาพโซเวียต และได้ถ่ายภาพประมาณ 15% ของประเทศ ทำให้เกิดรายงานข่าวกรองเกือบ 5,500 ฉบับ เที่ยวบินเดือนเมษายนนั้นถูกติดตามอย่างรวดเร็ว และครุสชอฟกล่าวในบันทึกความทรงจำของเขาว่าควรจะถูกยิงตกด้วยขีปนาวุธ SAM รุ่นใหม่ แต่ลูกเรือขีปนาวุธตอบสนองช้า^{[ 98 ] [ 99 ]} 

ไอเซนฮาวร์อนุมัติการบินผ่านอีกครั้งหนึ่ง ซึ่งจะต้องดำเนินการไม่เกินวันที่ 1 พฤษภาคม เนื่องจากการประชุมสุดยอดปารีสที่สำคัญของกลุ่มบิ๊กโฟร์จะเริ่มขึ้นในวันที่ 16 พฤษภาคม^{[ 98 ] [ 99 ]}ซีไอเอเลือกปฏิบัติการแกรนด์สแลม (Operation GRAND SLAM) สำหรับภารกิจการบินผ่านสหภาพโซเวียตครั้งที่ 24 ซึ่งเป็นแผนการบินที่ทะเยอทะยานสำหรับการบินข้ามสหภาพโซเวียตครั้งแรกจากเปชาวาร์ ปากีสถานไปยังโบโดนอร์เวย์โดยเที่ยวบินก่อนหน้านี้จะออกจากเส้นทางที่เข้ามาเสมอ เส้นทางนี้จะอนุญาตให้เยี่ยมชมเมืองทิว ราทั ม สเวิร์ด ลอ ฟสค์ คิรอ ฟโคตลาส เซเวโร ดวินส ค์ และมูร์มัน สค์ คาดว่าหากสภาพอากาศดี จะสามารถแก้ไขปัญหาข่าวกรองเกี่ยวกับขีปนาวุธ นิวเคลียร์ และเรือดำน้ำนิวเคลียร์ได้ด้วยเที่ยวบินเดียว^{[ 100 ]}ฟรานซิส แกรี่ พาวเวอร์สนักบินที่มีประสบการณ์มากที่สุดด้วยภารกิจ 27 ครั้ง ได้รับเลือกให้ทำการบินครั้งนี้ หลังจากล่าช้า เที่ยวบินจึงเริ่มต้นในวันแรงงาน 1 พฤษภาคม นี่เป็นความผิดพลาด เพราะเนื่องจากเป็นวันหยุดสำคัญของโซเวียต จึงมีการจราจรทางอากาศน้อยกว่าปกติมาก โซเวียตเริ่มติดตาม U-2 เมื่ออยู่ ห่างจากชายแดน 15 ไมล์ และเหนือเมืองสเวิร์ดลอฟสค์ หลังจากบินไปได้สี่ชั่วโมงครึ่ง ขีปนาวุธ SA-2 หนึ่งในสาม ลูกระเบิดขึ้นด้านหลังเครื่องบินที่ระดับความสูง 70,500  ฟุต ใกล้พอที่จะทำให้เครื่องบินตก อีกหนึ่งลูกพุ่งชนเครื่องบินสกัดกั้นของโซเวียตที่พยายามเข้าถึงเครื่องบินอเมริกัน พาวเวอร์สรอดชีวิตจากเหตุการณ์เฉียดตายและถูกจับกุมอย่างรวดเร็ว การตกไม่ได้ทำลาย U-2 และโซเวียตสามารถระบุอุปกรณ์ส่วนใหญ่ได้^{[ 101 ]}

บิสเซลล์และเจ้าหน้าที่โครงการคนอื่นๆ เชื่อว่าการรอดชีวิตจากอุบัติเหตุของเครื่องบิน U-2 ที่ระดับความสูงเกิน 70,000  ฟุตนั้นเป็นไปไม่ได้ ดังนั้นพวกเขาจึงใช้เรื่องราวปกปิดที่มีอยู่ก่อนแล้ว ในวันที่ 3 พฤษภาคมองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA ซึ่งเป็นผู้สืบทอดต่อจาก NACA) ประกาศว่าเครื่องบินลำหนึ่งของตนซึ่งทำการบินวิจัยระดับสูงในตุรกีได้หายไป รัฐบาลวางแผนที่จะกล่าวหากจำเป็นว่าเครื่องบินของ NASA ได้ลอยลำไปพร้อมกับนักบินที่ไร้ความสามารถข้ามพรมแดนโซเวียต การที่ครุสชอฟนิ่งเงียบทำให้ชาวอเมริกันเสริมเรื่องราวปกปิดจนกระทั่งเขาเปิดเผยในวันที่ 7 พฤษภาคมว่าพาวเวอร์สยังมีชีวิตอยู่และสารภาพว่าสอดแนมสหภาพโซเวียต ไอเซนฮาวร์ปฏิเสธข้อเสนอของดัลเลสที่จะลาออกและรับผิดชอบต่อเหตุการณ์ดังกล่าวอย่างเต็มที่ต่อสาธารณะในวันที่ 11 พฤษภาคม ในขณะนั้นเที่ยวบินทั้งหมดได้ถูกยกเลิก การประชุมสุดยอดปารีสล่มสลายลงหลังจากที่ครุสชอฟในฐานะผู้พูดคนแรกเรียกร้องให้สหรัฐฯ ขอโทษ ซึ่งไอเซนฮาวร์ปฏิเสธ^{[ 102 ]}

ต่อมา Knutson กล่าวว่า นักบิน U-2 ได้รับคำสั่งว่า หากถูกจับ “ให้บอกทุกอย่างที่พวกเขารู้” เพราะพวกเขาได้รับแจ้งเกี่ยวกับภารกิจเพียงเล็กน้อย นอกเหนือจากเป้าหมายบนแผนที่^{[ 37 ]}มิฉะนั้น Powers ก็ได้รับคำแนะนำเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับสิ่งที่ต้องทำระหว่างการสอบสวน แม้ว่าเขาจะได้รับแจ้งว่าเขาสามารถเปิดเผยทุกอย่างเกี่ยวกับเครื่องบินได้ เนื่องจากโซเวียตสามารถเรียนรู้สิ่งที่พวกเขาต้องการจากเครื่องบินได้ Powers ก็พยายามอย่างเต็มที่ที่จะปกปิดข้อมูลลับในขณะที่แสดงท่าทีให้ความร่วมมือ การพิจารณาคดีของเขาเริ่มต้นในวันที่ 17 สิงหาคม 1960 Powers ซึ่งขอโทษตามคำแนะนำของทนายความฝ่ายจำเลยชาวโซเวียต ถูกตัดสินจำคุก 3 ปี แต่ในวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 1962 สหภาพโซเวียตได้แลกเปลี่ยนตัวเขากับนักศึกษาชาวอเมริกันFrederic PryorกับRudolf Abelที่สะพาน Glienickeระหว่างเบอร์ลินตะวันตกและพอตส์ดัม ประเทศเยอรมนี การสอบสวนของ CIA สองครั้งพบว่า Powers ทำได้ดีระหว่างการสอบสวนและ “ปฏิบัติตามพันธะของเขาในฐานะพลเมืองอเมริกันในช่วงเวลานี้” แม้ว่ารัฐบาลจะลังเลที่จะรับเขากลับเข้ากองทัพอากาศสหรัฐฯ เนื่องจากคำแถลงของรัฐบาลที่ว่าโครงการ U-2 เป็นโครงการพลเรือน แต่รัฐบาลได้สัญญาว่าจะทำเช่นนั้นหลังจากที่การจ้างงานกับ CIA สิ้นสุดลง พาวเวอร์สแก้ปัญหาความขัดแย้งนี้โดยเลือกที่จะทำงานให้กับล็อกฮีดในฐานะนักบิน U-2 ^{[ 103 ]}

เศษซากของเครื่องบินของพาวเวอร์สถูกนำไปใช้ในการออกแบบเครื่องบินรุ่นลอกเลียนแบบภายใต้ชื่อBeriev S-13ต่อมาเครื่องบินรุ่นนี้ถูกยกเลิกไปและหันไปใช้MiG-25 R และดาวเทียมสอดแนม แทน ^{[ 104 ] [ 105 ]}

การค้นหาสถานที่ตั้งขีปนาวุธที่ใช้งานได้ยังคงมุ่งเน้นไปที่ระบบทางรถไฟของโซเวียตโดยใช้ ภาพถ่ายดาวเทียม Coronaซึ่งมีความละเอียด 20 ถึง 30 ฟุต เมื่อเทียบกับ 2 ถึง 3 ฟุตจากกล้อง U-2 ^{[ 106 ]}

เหตุการณ์เครื่องบิน U-2 ถูกยิงตกในปี 1960 ทำให้หน่วยลาดตระเวนของสหรัฐฯ เป็นอัมพาตและบังคับให้เกิดการเปลี่ยนแปลงนโยบาย ขั้นตอน และระเบียบปฏิบัติด้านความปลอดภัย สหรัฐฯ ยังต้องดำเนินการอย่างรวดเร็วเพื่อปกป้องพันธมิตรของตน ตัวอย่างเช่น หลังจากที่โซเวียตประกาศว่าพาวเวอร์สยังมีชีวิตอยู่ ซีไอเอได้อพยพนักบินชาวอังกฤษจากหน่วยย่อย B เนื่องจากตุรกีไม่ทราบว่าพวกเขาอยู่ในประเทศ^{[ 107 ]}การสิ้นสุดของการบินผ่านน่านฟ้าของโซเวียตหมายความว่าหน่วยย่อย B เองก็ออกจากตุรกีในไม่ช้า และในเดือนกรกฎาคม หน่วยย่อย C ก็ออกจากญี่ปุ่นตามคำขอของรัฐบาลญี่ปุ่น หน่วยย่อยทั้งสองรวมกันเป็นหน่วยย่อย G ภายใต้การบังคับบัญชาของพันโทวิลเลียม เกรกอรี ที่ฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์รัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่งซีไอเอได้ย้ายโครงการ U-2 หลังจากที่การทดสอบนิวเคลียร์บังคับให้ต้องละทิ้งกรูมเลคในปี 1957

CIA พยายามตรวจสอบว่า U-2 สามารถเคลื่อนพลจากฐานทัพประจำที่นอร์ทเอ็ดเวิร์ดส์ไปยังฐานทัพอเมริกันที่ทันสมัยได้อย่างรวดเร็วและทำการบินลาดตระเวนโดยพึ่งพาตนเองได้เป็นส่วนใหญ่หรือไม่ จึงได้มีการจัดการฝึกซ้อมเพื่อพิสูจน์ความสามารถร่วมกับเกรกอรีและหน่วย Detachment G ใหม่ เพื่อจำลองการส่งหน่วย U-2 ไปต่างประเทศ โดยใช้เครื่องบินสองหรือสามลำ และดำเนินการภารกิจลาดตระเวนสามภารกิจโดยไม่มีการส่งเสบียงเพิ่มเติม การฝึกซ้อมนี้มีความสำคัญต่อการปฏิบัติงานของ CIA ในการใช้ U-2 อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากไม่สามารถประจำการเครื่องบินในต่างประเทศได้อีกต่อไป การฝึกซ้อมเสร็จสิ้นลงด้วยผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยม และเริ่มกำหนดตารางภารกิจลาดตระเวนจริงทันที^{[ 108 ]}

เมื่อวันที่ 4 มกราคม พ.ศ. 2504 ภารกิจลาดตระเวน U-2 ของ CIA ซึ่งเดิมชื่อ CHALICE ได้รับการเปลี่ยนชื่อเป็น IDEALIST ^{[ 109 ]}รหัสโปรแกรมนี้ในช่วงปลายทศวรรษถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายการลาดตระเวนของสหรัฐฯ ตามแนวชายฝั่งของจีน ในขณะที่ภารกิจของไต้หวันในประเทศจีนจะรู้จักกันในชื่อโปรแกรม IDEALIST ^{[ 110 ]}

ในการบิน U-2 ครั้งต่อไปในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2503 เหนือคิวบา ขั้นตอนที่ไม่เป็นทางการก่อนหน้านี้ซึ่งประธานาธิบดีอนุมัติหรือไม่อนุมัติการบินแต่ละครั้งเป็นการส่วนตัวหลังจากหารือกับที่ปรึกษาได้ถูกแทนที่ด้วย กลุ่มพิเศษ ของสภาความมั่นคงแห่งชาติการขยายตัวของข่าวกรองดาวเทียมช่วยชดเชยการยุติการบินผ่านได้บางส่วน แต่เนื่องจากภาพถ่าย U-2 ยังคงเหนือกว่าภาพถ่ายดาวเทียม รัฐบาลในอนาคตจึงพิจารณาที่จะกลับมาดำเนินการอีกครั้งในบางครั้ง เช่น ในช่วงวิกฤตเบอร์ลิน พ.ศ. 2504 ^{[ 111 ]}

การบินสำรวจเป้าหมายในเอเชียของ CIA เริ่มขึ้นในฤดูใบไม้ผลิปี 1958 เมื่อหน่วย C ย้ายจากญี่ปุ่นไปยังฐานทัพอากาศนาวิกโยธินคูบีพอยต์ในฟิลิปปินส์ เพื่อบินสำรวจอินโดนีเซียในช่วงที่มีการลุกฮือต่อต้าน รัฐบาล " ประชาธิปไตยแบบชี้นำ " ของซูการ์โนหน่วยขนส่งทางอากาศพลเรือนของ CIA ซึ่งให้ความช่วยเหลือกลุ่มกบฏ ต้องการนักบินอย่างมากจนต้องยืมตัวนักบิน U-2 ของ CIA สองคน แม้ว่าจะมีความเสี่ยงสูงต่อโครงการ U-2 หากนักบินคนใดคนหนึ่งถูกจับ อย่างไรก็ตาม รัฐบาลอินโดนีเซียก็ปราบปรามกลุ่มกบฏได้ในไม่ช้า และเครื่องบิน U-2 ก็กลับไปยังญี่ปุ่น ในปีนั้น หน่วย C ยังบินสำรวจชายฝั่งจีนใกล้เกาะเกาะเกวโมยในช่วงวิกฤตช่องแคบไต้หวันครั้งที่สองเพื่อดูว่ากองกำลังคอมมิวนิสต์จีนกำลังเตรียมที่จะรุกรานหรือไม่ และในปี 1959 ได้ให้ความช่วยเหลือปฏิบัติการของ CIA ในระหว่างการลุกฮือของชาวทิเบตหน่วยนี้กำลังเก็บตัวอย่างอากาศในระดับความสูงเพื่อค้นหาหลักฐานการทดสอบนิวเคลียร์ของโซเวียตเมื่อถูกถอนออกจากเอเชียหลังจากเหตุการณ์ U-2 ในเดือนพฤษภาคม 1960 ^{[ 122 ]}

เมื่อวันที่ 24 กันยายน พ.ศ. 2492 เครื่องบิน U-2 ที่ไม่มีเครื่องหมาย หมายเลข 360 ได้ลงจอดฉุกเฉินที่สนามบินฟูจิซาวะของญี่ปุ่น กองกำลังรักษาความปลอดภัยของอเมริกาในชุดพลเรือนติดอาวุธได้เดินทางมาถึงในไม่ช้าและขับไล่ชาวบ้านออกไปโดยใช้ปืนจ่อ ทำให้ความสนใจของสาธารณชนต่อเหตุการณ์เครื่องบินตกเพิ่มมากขึ้น^{[ 71 ]}ความไม่ชอบด้วยกฎหมายของเหตุการณ์เครื่องบินดำถูกวิพากษ์วิจารณ์ในสภาผู้แทนราษฎรของญี่ปุ่น^{[ 123 ]}เครื่องบินหมายเลข 360 ลำเดียวกันนี้ถูกยิงตกในเหตุการณ์ U-2 เดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2503 หนึ่งเดือนก่อนเหตุการณ์ดังกล่าว เครื่องบิน U-2 อีกหนึ่งลำได้ลงจอดฉุกเฉินในชนบทของประเทศไทย ชาวบ้านได้ช่วยสหรัฐฯ เคลื่อนย้ายเครื่องบินออกไปโดยไม่เปิดเผยต่อสาธารณะ^{[ 71 ]}

Detachment G pilots began using the unmarked Taiwanese "Detachment H" U-2 for North Vietnam overflights in February 1962, but as tactical intelligence became more important, after the Gulf of Tonkin Resolution of August 1964 SAC took over all U-2 missions in Indochina. In late November 1962, Detachment G was deployed to Takhli Royal Thai Air Force Base, Thailand, to carry out overflights of the Chinese-Indian border area after Indian prime minister Jawaharlal Nehru requested military aid following the Sino-Indian War in October–November 1962. In 1963, India agreed to an American request for a permanent U-2 base for Soviet and Chinese targets, offering Charbatia, although it was only briefly used and Takhli remained Department G's main Asian base.^[124][125] After the Vietnamese ceasefire in January 1973 prohibited American military flights, CIA pilots again used the unmarked Detachment H U-2 over North Vietnam during 1973 and 1974.^[126] Several U-2s were lost over China.^[127]

In 1963, the CIA started project Whale Tale to develop carrier-based U-2Gs to overcome range limitations. During the development of the capability, CIA pilots took off and landed U-2Gs on the aircraft carrier Ranger and other ships. The U-2G was used only twice operationally. Both flights from Ranger occurred in May 1964 to observe France's development of an atomic bomb test range at Moruroa in French Polynesia.^[128][129]

In reality, as of that date (May 1964), no development work had yet begun on the Moruroa atoll.^[130] The first infrastructure was not built until the end of 1964.

ครั้งหนึ่ง เพื่อขยายระยะปฏิบัติการของเครื่องบิน U-2 และเพื่อขจัดความจำเป็นในการขออนุมัติจากรัฐบาลต่างประเทศสำหรับการปฏิบัติการของ U-2 จากฐานทัพอากาศสหรัฐฯ ในต่างประเทศ มีการเสนอแนะให้ปฏิบัติการ U-2 จากเรือบรรทุกเครื่องบิน เครื่องบินสามลำถูกดัดแปลงสำหรับการปฏิบัติการบนเรือบรรทุกเครื่องบินโดยการติดตั้งขอเกี่ยว และนักบินนาวีที่ผ่านการฝึกอบรมด้านการบินบนเรือบรรทุกเครื่องบินถูกเกณฑ์มาทำการบิน

ปรากฏว่าสามารถทำการบินขึ้นและลงจอดของ U-2 จากเรือบรรทุกเครื่องบินได้ การทดสอบในปี 1964 กับเรือUSS Rangerและในปี 1969 กับเรือUSS Americaได้พิสูจน์แนวคิดนี้ การใช้งานบนเรือบรรทุกเครื่องบินเพียงครั้งเดียวเกิดขึ้นในเดือนพฤษภาคม 1964 เมื่อ U-2 ซึ่งปฏิบัติการจากเรือ USS Rangerถูกใช้เพื่อสอดแนมการทดสอบระเบิดปรมาณูของฝรั่งเศสในมหาสมุทรแปซิฟิก^{[ 136 ] [ 137 ]}เครื่องบินLockheed C-130ยังได้รับการทดสอบเพื่อใช้บนเรือบรรทุกเครื่องบินเพื่อสนับสนุนการปฏิบัติการทางทะเลของ U-2 ^{[ 138 ]}

ในปี พ.ศ. 2512 เครื่องบิน U-2R ขนาดใหญ่กว่าถูกใช้งานโดยเรือบรรทุกเครื่องบินอเมริกาเชื่อกันว่าโครงการเรือบรรทุกเครื่องบิน U-2 ถูกระงับหลังจากปี พ.ศ. 2512 ^{[ 139 ]}

ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2513 สำนักงานข่าวกรองแห่งชาติ (NRO) ได้ส่งเครื่องบิน U-2R สองลำไปปฏิบัติการลาดตระเวนในความขัดแย้งระหว่างอิสราเอลและอียิปต์ภายใต้ชื่อรหัสEVEN STEVEN ^{[ 118 ]}

ในเดือนมิถุนายน ปี 1976 เครื่องบิน U-2 ของฝูงบิน ลาดตระเวนยุทธศาสตร์ที่ 100 (100 SRW) ถูกโอนไปยัง ฝูงบินลาดตระเวนยุทธศาสตร์ที่ 9 (9 SRW) ที่ฐานทัพอากาศบีล รัฐแคลิฟอร์เนีย และรวมเข้ากับ การปฏิบัติการของเครื่องบิน ล็อกฮีด SR-71 แบล็กเบิร์ดที่นั่น เมื่อกองบัญชาการยุทธศาสตร์ทางอากาศ (SAC) ถูกยุบในปี 1992 ฝูงบินดังกล่าวจึงถูกโอนไปยังกองบัญชาการรบทางอากาศ (ACC) แห่งใหม่ และเปลี่ยนชื่อเป็นฝูงบินลาดตระเวนที่ 9 (9 RW)

ในปี พ.ศ. 2520 ยาน U-2R ได้รับการดัดแปลงโดยติดตั้งหน้าต่างที่หันขึ้นด้านบน เพื่อให้สามารถใช้ในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ระดับสูงของพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (CMB) การทดลองนี้เป็นครั้งแรกที่วัดการเคลื่อนที่ของกาแล็กซีเทียบกับ CMB ได้อย่างชัดเจน และกำหนดขีดจำกัดบนของการหมุนของจักรวาลโดยรวม^{[ 140 ]}

ในปี พ.ศ. 2527 ระหว่างการฝึกซ้อมครั้งใหญ่ของนาโต ร้อยโทไมค์ เฮล แห่งกองทัพอากาศอังกฤษ ได้สกัดกั้นเครื่องบิน U-2 ที่ระดับความสูง66,000 ฟุต (20,100 เมตร)ซึ่งก่อนหน้านี้ถือว่าเครื่องบินลำดังกล่าวปลอดภัยจากการสกัดกั้น เฮลบินขึ้นไปที่ระดับความสูง 88,000 ฟุต (26,800 เมตร)ด้วยเครื่องบิน Lightning F3ของ เขา ^{[ 141 ]}  

ในปี 1989 เครื่องบิน U-2R ของฝูงบินลาดตระเวนที่ 9 (9th Reconnaissance Wing - RW) กองร้อยที่ 5 ซึ่งบินจากฐานทัพอากาศแพทริครัฐฟลอริดา ได้ถ่ายภาพการปล่อยกระสวยอวกาศให้กับNASA ได้สำเร็จ เพื่อช่วยในการระบุสาเหตุของการหลุดร่วงของกระเบื้องระหว่างการปล่อย ซึ่งถูกค้นพบในภารกิจ แรกๆ หลังเหตุการณ์ ชาเลนเจอร์

เมื่อวันที่ 2 มกราคม พ.ศ. 2536 เครื่องบินMiG-25 Foxbat ของอิรัก พยายามสกัดกั้นเครื่องบิน U-2 ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ที่เข้าร่วมปฏิบัติการของสหประชาชาติเหนืออิรัก ขีปนาวุธR-40 (AA-6 Acrid)พลาดเป้า U-2 และเครื่องบิน MiG ก็ถูก "ไล่ล่า" โดยเครื่องบินF-15 Eagle ^{[ 142 ] [ 143 ]}

เมื่อวันที่ 19 พฤศจิกายน พ.ศ. 2541 เครื่องบินวิจัย NASA ER-2 ได้สร้างสถิติโลกด้านความสูง20,479 เมตร (67,190 ฟุต)ในการบินแนวนอนในกลุ่มน้ำหนัก12,000 ถึง 16,000 กิโลกรัม (26,000 ถึง 35,000 ปอนด์) ^{[ 144 ] [ 145 ]}   

เครื่องบิน U-2 ยังคงปฏิบัติภารกิจแนวหน้าอย่างต่อเนื่องมานานกว่า 60 ปีนับตั้งแต่การบินครั้งแรก โดยเครื่องบิน U-2 รุ่นปัจจุบันเริ่มใช้งานในปี 1980 สาเหตุหลักมาจากความสามารถในการเปลี่ยนเป้าหมายการสอดแนมได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นสิ่งที่ดาวเทียมสอดแนมทำไม่ได้ ในช่วงกลางทศวรรษ 1990 เครื่องบินลำนี้ได้รับการดัดแปลงจาก U-2R เป็น U-2S โดยติดตั้งเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนGE F118 ^{[ 146 ]}เครื่องบิน U-2 มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าเครื่องบินทดแทนความเร็วเหนือเสียง Mach 3 อย่างSR-71ซึ่งถูกปลดประจำการในปี 1998 เอกสารงบประมาณลับที่กระทรวง กลาโหมอนุมัติ เมื่อวันที่ 23 ธันวาคม 2005 ระบุว่าการยุติการใช้งาน U-2 จะไม่เร็วกว่าปี 2012 โดยเครื่องบินบางลำจะถูกปลดประจำการภายในปี 2007 ^{[ 147 ]}ในเดือนมกราคม 2006 รัฐมนตรีว่าการกระทรวงกลาโหม โดนัลด์ รัมส์เฟลด์ประกาศการปลดประจำการ U-2 ที่กำลังจะเกิดขึ้นในฐานะมาตรการลดต้นทุนในระหว่างการปรับโครงสร้างและกำหนดภารกิจของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ใหม่^{[ 148 ]}รัมส์เฟลด์กล่าวว่าสิ่งนี้จะไม่กระทบต่อความสามารถของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ในการรวบรวมข่าวกรอง ซึ่งจะดำเนินการโดยดาวเทียมและเครื่องบินลาดตระเวน ไร้คนขับ RQ-4 Global Hawk ที่มีจำนวนเพิ่มมากขึ้น

ในปี 2009 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ระบุว่ามีแผนจะขยายระยะเวลาการปลดประจำการ U-2 จากปี 2012 ไปจนถึงปี 2014 หรือนานกว่านั้น เพื่อให้มีเวลามากขึ้นในการนำ RQ-4 มาใช้งาน^{[ 149 ]}การปรับปรุงในช่วงปลายสงครามในอัฟกานิสถานทำให้ U-2 มีขีดความสามารถในการลาดตระเวนและตรวจจับภัยคุกคามที่มากขึ้น^{[ 150 ] ใน}ช่วงต้นปี 2010 เครื่องบิน U-2 จากฝูงบินลาดตระเวนพิเศษที่ 99ได้บินปฏิบัติภารกิจมากกว่า 200 ครั้งเพื่อสนับสนุนปฏิบัติการอิรักเสรีและปฏิบัติการเสรีภาพที่ยั่งยืนรวมถึงกองกำลังร่วมเฉพาะกิจ – ฮอร์นออฟแอฟริกา [ ^{151 ]}

^{เครื่องบิน U-2 ลำ}หนึ่งถูกประจำการอยู่ที่ไซปรัสในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2554 เพื่อช่วยในการบังคับใช้เขตห้ามบินเหนือลิเบีย [ ^{152 ]}และเครื่องบิน U-2 ที่ประจำการอยู่ที่ฐานทัพอากาศโอซานในเกาหลีใต้ถูกใช้เพื่อถ่ายภาพเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ของญี่ปุ่นที่ได้รับความเสียหายจากแผ่นดินไหวและสึนามิเมื่อวันที่ 11 มีนาคม พ.ศ. 2554 ^{[ 153 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2554 มีการคาดการณ์ว่าฝูงบิน U-2 จำนวน 32 ลำจะถูกใช้งานจนถึงปี พ.ศ. 2558 ^{[ 154 ]}ในปี พ.ศ. 2557 ล็อกฮีด มาร์ติน ได้ระบุว่าฝูงบิน U-2S ใช้อายุการใช้งานเพียงหนึ่งในห้าของอายุการใช้งานที่ออกแบบไว้ และเป็นหนึ่งในฝูงบินที่อายุน้อยที่สุดในกองทัพอากาศสหรัฐฯ^{[ 146 ]}ในปี พ.ศ. 2554 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ตั้งใจที่จะเปลี่ยน U-2 ด้วย RQ-4 ก่อนปีงบประมาณ พ.ศ. 2558 โดยกฎหมายที่เสนอกำหนดให้เครื่องบินทดแทนใด ๆ ต้องมีต้นทุนการดำเนินงานที่ต่ำกว่า^{[ 155 ]}ในเดือนมกราคม 2012 มีรายงานว่ากองทัพอากาศสหรัฐฯ วางแผนที่จะยุติโครงการ RQ-4 Block 30 และขยายอายุการใช้งานของ U-2 จนถึงปี 2023 ^{[ 156 ] [ 157 ]} RQ-4 Block 30 ยังคงใช้งานต่อไปภายใต้แรงกดดันทางการเมือง แม้ว่ากองทัพอากาศสหรัฐฯ จะคัดค้าน โดยระบุว่า U-2 มีค่าใช้จ่าย 2,380 ดอลลาร์ต่อชั่วโมงบิน เทียบกับ RQ-4 ที่มีค่าใช้จ่าย 6,710 ดอลลาร์ ณ ต้นปี 2014 ^{[ 158 ]}นักวิจารณ์ชี้ให้เห็นว่ากล้องและเซ็นเซอร์ของ RQ-4 มีความสามารถน้อยกว่า และขาดความสามารถในการใช้งานในทุกสภาพอากาศ อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์บางส่วนของ U-2 อาจถูกติดตั้งใน RQ-4 ^{[ 159 ]}ความสามารถของ RQ-4 Block 30 ได้รับการวางแผนให้เทียบเท่ากับ U-2 ภายในปีงบประมาณ 2559 ความพยายามในการทดแทนมีแรงจูงใจมาจากการลดลงของต้นทุนต่อชั่วโมงบินของ RQ-4 ^{[ 160 ]}

การปลดประจำการ U-2 คาดว่าจะช่วยประหยัดเงินได้ 2.2 พันล้านดอลลาร์ จะต้องใช้เงิน 1.77 พันล้านดอลลาร์ในช่วง 10 ปีเพื่อปรับปรุง RQ-4 ซึ่งรวมถึง 500 ล้านดอลลาร์สำหรับอะแดปเตอร์บรรทุกสัมภาระสากลเพื่อติดเซ็นเซอร์ U-2 หนึ่งตัวเข้ากับ RQ-4 เจ้าหน้าที่กองทัพอากาศสหรัฐฯ เกรงว่าการปลดประจำการ U-2 ท่ามกลางการอัพเกรด RQ-4 จะทำให้เกิดช่องว่างด้านขีดความสามารถ^{[ 161 ]}ใน การพิจารณางบประมาณปีงบประมาณ 2015 ของ คณะกรรมการบริการกองทัพสภาผู้แทนราษฎรมีการรวมข้อความที่ห้ามการใช้เงินทุนเพื่อปลดประจำการหรือเก็บรักษา U-2 นอกจากนี้ยังขอรายงานที่สรุปขีดความสามารถในการเปลี่ยนผ่านจาก U-2 ไปยัง RQ-4 Block 30 โดยคำนึงถึงความกังวลเกี่ยวกับช่องว่างด้านขีดความสามารถ^{[ 162 ]}

ในช่วงปลายปี 2014 ล็อกฮีด มาร์ติน เสนอเครื่องบิน U-2 รุ่นไร้คนขับที่มีขีดความสามารถในการบรรทุกสัมภาระมากขึ้น^{[ 163 ]}แต่แนวคิดนี้ไม่ได้รับความสนใจจากกองทัพอากาศสหรัฐฯ^{[ 164 ]}ในช่วงต้นปี 2015 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้รับคำสั่งให้เริ่มจัดสรรงบประมาณเล็กน้อยให้กับเครื่องบิน U-2 อีกครั้งสำหรับการปฏิบัติการ การวิจัย การพัฒนา และการจัดซื้อจัดจ้างไปจนถึงปีงบประมาณ 2018 ^{[ 165 ]}อดีตผู้บัญชาการกองบัญชาการการรบทางอากาศของกองทัพอากาศ สหรัฐฯ พลเอก ไมค์ โฮสเทจ ได้ช่วยขยายขอบเขตของ U-2S เพื่อให้แน่ใจว่าผู้บัญชาการจะได้รับ การครอบคลุมด้าน ข่าวกรอง การเฝ้าระวัง และการลาดตระเวน (ISR) อย่างเพียงพอ โดยระบุว่า "จะต้องใช้เวลาแปดปีก่อนที่ฝูงบิน RQ-4 Global Hawk จะสามารถสนับสนุนการครอบคลุมได้ถึง 90% ของฝูงบิน U-2" ^{[ 166 ]}ในปี 2015 มีการวางแผนให้ RQ-4 มาแทนที่ U-2 ภายในปี 2019 แม้ว่าล็อกฮีดจะระบุว่า U-2 ยังคงใช้งานได้จนถึงปี 2050 ^{[ 164 ]}ณ เดือนมกราคม 2018 งบประมาณของกองทัพอากาศสหรัฐฯ สำหรับปี 2018 ได้เลื่อนการปลดประจำการ U-2 ออกไปอย่างไม่มีกำหนด^{[ 167 ]}ในเดือนกุมภาพันธ์ 2020 กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ส่งเอกสารงบประมาณที่มีภาษาที่สับสนซึ่งบ่งชี้ว่าอาจเริ่มปลดประจำการ U-2 ในปี 2025 แต่ได้ชี้แจงในภายหลังว่าไม่มีแผนการปลดประจำการ^{[ 168 ]}

เมื่อวันที่ 20 กันยายน พ.ศ. 2559 เครื่องบินฝึก TU-2S ตกขณะขึ้นบินจากฐานทัพอากาศบีล ทำให้มีนักบินเสียชีวิต 1 คน และบาดเจ็บอีก 1 คน^{[ 169 ]}

ในช่วงต้นเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2561 NASA ได้ส่งภารกิจสองครั้งโดยใช้เซ็นเซอร์อินฟราเรดเพื่อทำแผนที่ไฟไหม้ Mendocino Complexเที่ยวบินดังกล่าวใช้ เครื่องมือ Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) และAdvanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) บนดาวเทียม^{[ 170 ]}

ในปี 2020 เครื่องบิน U-2 สร้างประวัติศาสตร์ในฐานะเครื่องบินทหารลำแรกที่บูรณาการปัญญาประดิษฐ์ เข้า กับภารกิจ^{[ 171 ]}โปรแกรม AI ที่มีชื่อรหัสว่า ARTUμ ได้รับการพัฒนาโดยห้องปฏิบัติการของรัฐบาลกลาง U-2 ^{[ 172 ]}

ในเหตุการณ์บอลลูนจีนปี 2023กองทัพอากาศสหรัฐฯ ใช้เครื่องบิน U-2 ในการตรวจสอบบอลลูนจีนที่ลอยข้ามสหรัฐอเมริกาและแคนาดา การบินของ U-2 ยืนยันว่าชุดอุปกรณ์เฝ้าระวังของบอลลูนนั้นติดตั้งเสาอากาศหลายตัวที่สามารถดำเนินการ รวบรวม ข้อมูลข่าวกรองทางสัญญาณ ได้ และบอลลูนนั้นมีแผงโซลาร์เซลล์ ขนาดใหญ่ เพื่อจ่ายพลังงาน^{[ 173 ] [ 174 ]}

ในปี 2025 พลเอก เดวิด อัลวินเสนาธิการกองทัพอากาศได้ยืนยันว่าเครื่องบิน U-2 ถูกใช้เพื่อสอดแนมชายแดนสหรัฐฯ-เม็กซิโก เครื่องบิน U-2 และRC-135 Rivet Jointถูกใช้ใน ปฏิบัติการ ISRเพื่อติดตามกลุ่มคาร์เทลที่อยู่ในเม็กซิโก^{[ 175 ]}

นอกจากนี้ในปี 2025 ขณะที่กำลังมีการหารือเกี่ยวกับการปลดระวางฝูงบิน เครื่องบินฝึก TU-2S ได้สร้างสถิติความทนทานสำหรับเครื่องบินประเภทนี้ โดยบินได้11,100 กม. (6,000 ไมล์ทะเล)ในเวลา 14 ชั่วโมง ข้ามรัฐ ทั้ง 48 รัฐ ตอนล่างของสหรัฐอเมริกา^{[ 176 ]}