F-102 bolo prvým nadzvukovým prepadovým stíhacím lietadlom s delta krídlom v službe u amerického letectva. Využívalo vnútorný zbraňový priestor na nesenie riadených striel aj rakiet. Podľa pôvodnej konštrukcie nemohlo vo vodorovnom lete dosiahnuť nadzvukovú rýchlosť. Stroj musel byť prepracovaný a dostal nový motor. F-102 nahradili podzvukové typy stíhačiek, ako napríklad Northrop F-89 Scorpion, a v 60. rokoch 20. storočia v obmedzenej miere slúžili vo vietnamskej vojne, pričom chránili bombardéry a útočili na pozemné ciele. Dopĺňali ich stíhačky McDonnell F-101 Voodoo a neskôr McDonnell Douglas F-4 Phantom II.
Mnohé z F-102 boli v priebehu 60. rokov presunuté z vojenského letectva do Národnej leteckej gardy a s výnimkou exemplárov prerobených na bezpilotné lietadlá QF-102 Full Scale Aerial Target bol typ v roku 1976 úplne vyradený z operačnej služby. Náhradou bol dvojmachový Convair F-106 Delta Dart, ktorý bol rozsiahlou prestavbou F-102.
Prototyp YF-102Dvojmiestny cvičný TF-102A-45-CO Delta Dagger patriaci 57. stíhacej-prepadovej letke amerického letectva na základni Keflavík na Islande, 1969
YF-102
Prvých 10 prototypov.
YF-102A
Štyri prototypy prestavané z predsériových lietadiel.
F-102A
Jednomiestne prepadové stíhacie lietadlo do každého počasia. Do septembra 1958 bolo vyrobených 875 kusov.
TF-102A
Dvojmiestna cvičná verzia. Vyrobených bolo 111 kusov.
F-102B
Pôvodné označenie lietadla F-106A.
F-102C
Navrhovaná taktická útočná verzia s motorom J57-P-47. Išlo o dva prestavané F-102A na skúšobné stroje YF-102C.
QF-102A
Dvojmiestny ťahač terčov prestavaný z F-102A. Vzniklo šesť kusov.
PQM-102A
Bezpilotné terče. Prestavbou z F-102A vzniklo 65 kusov.
PQM-102B
Bezpilotné terče, ktoré sa mohli riadiť na diaľku alebo pilotom v kokpite. Prestavbou vzniklo 146 kusov.
F-102A v službách 11. stíhacej-prepadovej letky na základni Duluth v Minnesote, 1958Turecký F-102A v istanbulskom leteckom múzeu
Grécke vzdušné sily – získali v roku 1969 celkovo 24 týchto lietadiel pre potreby 114. bojového krídla na leteckej základni Tanagra. Devätnásť z nich boli jednomiestne F-102A, päť bolo dvojmiestnych TF-102A. Slúžili do roku 1977, kedy boli nahradené stíhačkami Mirage F1CG.[1]
United States Air Force – zaviedlo typ F-102 do služby v apríli1956. Prvou jednotkou vybavenou týmito lietadlami sa stala 327. stíhacia-prepadová letka na Georgeovej základni v Kalifornii. Postupne zaviedli F-102 desiatky jednotiek určených na protivzdušnú obranu. Okrem USA slúžili aj u amerického letectva v Európe, Japonsku a na Filipínach. Na Islande zostali do roku 1973, kde ich ako posledná používala 57. stíhacia-prepadová letka na základni Keflavík.[2]
Národná letecká garda – začala dostávať lietadlá F-102 od roku 1960. Posledné stroje boli vyradené zo služby v roku 1976 na Hickamovej základni na Havaji.[2]
Turecké vzdušné sily – dostali od roku 1968 približne 50 lietadiel F-102A a TF-102A zo zásob amerického letectva. Pred presunom do Turecka vykonala španielska spoločnosť CASA v Seville ich generálnu opravu. Spočiatku boli pridelené 191. letke na základni Mürted neďaleko Ankary, kde nahradili lietadlá F-84F Thunderstreak, ktoré boli predtým pridelené tejto jednotke. Začiatkom roka 1973 bola 191. letka preznačená na 142. letku. V roku 1971 boli F-102 pridelené aj 182. letke na základni Diyarbakır, pričom opäť nahradili F-84F, ktoré tu dovtedy slúžili. F-102 zostali v službe u týchto dvoch letiek až do polovice roka 1979, kedy ich v 142. letke nahradili F-104G a F-100C v 182. letke.
F-102A-90-CO Delta Dagger 329. stíhacej-prepadovej letky odpaľuje rakety GAR-1 Falcon, cca 1959