CF-101B/F 的加拿大序列号沿用了 USAF 序列号的后三位再加上 17，例如 59-391 就是 17391。
1963 年 11 月 13 日首批 45 架 CF-101B 和 CF-101F 开始进入 RCAF 服役，渥太华基地的第 410“美洲狮”中队开始换装该机，其他装备“巫毒”的部队还有不列颠哥伦比亚省科莫克斯基地的第 409“夜鹰”中队、安大略省北部湾基地的第 414“黑骑士”中队、魁北克省巴格特纬尔基地的第 416“山猫”中队、新不伦瑞克省查塔姆基地的第 425“云雀”中队。一开始第 425 中队是该型号的作战训练中队，在首批 5 个中队完成训练后，巴格特纬尔基地的第 3 作战训练部队（OTU）接手了训练任务。1970 年左右第 3OTU 更名为第 410“美洲狮”中队继续作为 CF-101 的 OTU（由于经济原因，第 410 和第 414 中队已在 1964 年解散）。
第 416“山猫”中队的 CF-101B 101041
1970~1971 年，在“和平之翼”行动下，加拿大首批“巫毒”中幸存的 46 架交还美国空军，换回了 66 架经过翻新和升级的 F-101B 截击机和 10 架全新的 F-101F 作战教练机。这批飞机升级至 USAF 早期批次的“巫毒”，但经过升级安装了“大胆旅程”行动的红外传感器和改进型火控系统。这批 66 架“巫毒”分配了从 101001~101066 的连续序列号，CF-101F 的序列号为 101001~101007、101022、101024 和 101052。这些改进过的“巫毒”服役于第 409、410、416 和 425 中队，直到 80 年代初被麦道 CF-18A/B 取代。
1982 年第 409“夜鹰”中队的 CF-101B 在演习中发射“妖怪”火箭弹
CF-101 的武器与 USAF 的一致——两枚 AIM-4D“猎鹰”和两枚 AIR-2A“妖怪”。在发射时序中“猎鹰”是齐射的，第一枚发射后半秒后第二枚接着发射。后来改进型 AIM-26B 取代了 AIM-4。加拿大“巫毒”装备有“妖怪”实弹，但是发射时需要输入美军控制的双重密匙来激活核战斗部。
一架加拿大“巫毒”被作为特殊电子战飞机，用作电子对抗“入侵者”教练机。这架飞机是于 1982 年租借给加拿大的 USAF F-101B（58-0300），加拿大序列号 101967，并有着非正式的加拿大编号 EF-101B。另外第 414 中队的一架 CF-101F 101006 被用作 101967 飞行员的熟习教练机。1987 年 4 月 101967 归还给 USAF。
EF-101B 101967“电战巫毒” 1985 年最后一架 CF-101B 从加拿大武装力量退役，而 101006 和 101967 在第 414 中队一直服役到 1987 年 4 月，最终结束了“巫毒”在加拿大的服役生涯。
西加拿大航空博物馆的 CF-101B
麦克唐纳 RF-101B“巫毒”
加拿大的“巫毒”返回美国后，其中 22 架 CF-101B 被南卡州格林维尔的凌-特科姆-沃特公司（LTV）改装成双座侦察机。为了弥补战术侦察能力的不足，USAF 在 1968 年 12 月 30 日授予 LTV 这项改装合同。F-101B 机鼻的武器和火控系统被外形修改过的安装有前视和垂直相机、以及电池的机鼻取代。侦察套件包括三台 KS-87B 相机，分别在前视、左侧垂直和右侧垂直位置，还有两台前视和下视 AXQ-2 电视摄像机。后座的多数仪表被拆除，飞行员座位安装了电视取景控制指示器。座舱后的机背上改装了后期型 F-101B 的硬管式加油座。
RF-101B 机头独特的照相设备舱
改装完毕的飞机编号为 RF-101B，在 1971 年 9 月~1972 年 1 月间完成。序列号 59-391、397、398、402~404、410、424、436、411、447、448、450、452、457、459、463、467、477 和 481~483。但是被用于侦察型研发测试的第 23 架 F-101B（57-0301）并不是来自加拿大，该机在进行了类似的改装被空军后勤司令部用于测试。
RF-101B 原型机（57-0301），注意机头的照相设备舱
RF-101B 交付后立即装备了内华达州 ANG 第 192TRS，第 192TRS 将原先的 RF-101H（F-101C 的侦察型）移交给肯塔基州 ANG，而肯塔基州 ANG 又将原先装备的 RF-101G（F-101A 的侦察型）移交给堪萨斯州 ANG。RF-101B 在外场运行费用高昂，需要进行昂贵耗时的维护以使该机维持可接受的运行标准。RF-101B 在内华达州 ANG 的服役时间很短暂，1975 年开始为 RF-4C“鬼怪”让路。
RF-101B 59-0453
麦克唐纳 F-101C“巫毒”
由于结构的限制，F-101A 的最大机动过载不能超过 6.33G，所以该机不适用于低空打击任务。F-101C 作为 F-101A 的单座改进型将过载提高到 7.33G。F-101C 和 F-101A 在外观上一致，也拥有类似的内部设备和武器。但由于加强了结构，F-101C 重了 227 千克。F-101C 安装了改进型燃料泵和燃油供给和控制系统，使最大开加力时间从 6 分钟延长至 15 分钟，另外在增压系统上也有少许改进。一般来说 F-101A 和 F-101C 只能通过序列号来区别，飞行员在飞这两种型号时也不会感觉出差别。
1957 年 8 月 21 日首架 F-101C 首飞，1958 年 6 月前后 47 架交付完毕。在 USAF 决定不再采购任何“巫毒”单座打击型之后，订单中的 96 架（56-049~135）F-101C 按 RF-101C 交付。
首架 F-101C 54-1486 F-101C 首先装备了博格思众 AFB 的第 27FBW，1958 年 7 月 7 日战斗轰炸机联队更名为战术战斗机联队（TFW），第 27FBW 变成了第 27TFW。
第 27TFW 的 F-101C-50-MC 56-0027
在服役中，F-101C 的 4 门 20 毫米机炮中一般被拆掉一门，以便为塔康导航设备腾出位置。
1958 年 5 月 22 日两架 F-101C 从德州博格思众 AFB 起飞经空中加油飞行了 9,012 千米的闭合航线，耗时 11 小时 35 分。1958 年 6 月 28 日一个 F-101C 小队从马里兰州安德鲁斯 AFB 起飞前往比利时列日，耗时 6 小时 12 分。
1958 年第 27TFW 的 F-101A/C 在台海局势紧张期间曾短期驻扎中国台湾。
为了使“巫毒”的部署更接近预想的苏联目标，以及部分经济原因，在最后一架 F-101C 交付前 USAF 就决定把 TAC 所有的单座“巫毒”移交给萨福克郡本特沃特斯基地的第 81TFW，取代了该联队的共和 F-84F“雷电”。1958 年 8 月 10 日一个 F-101C 七机编队不着陆从博格思众 AFB 飞至特沃特斯基地，耗时 11 小时 2 分。
1961 年的空军开放日，驻英国第 81TFW 的F-101C 与其他百系列战斗机编队飞行 第 81TFW 下辖三个中队——第 78、91、92TFS。第 81TFW“巫毒”的任务是一旦爆发战争，就将核弹扔到苏联或东欧境内的目标上。这种任务通常被看做是单程任务，飞行员也受到在敌后求生和逃脱技巧方面的大量训练。
1960 年，第 92TFS 的 F-101C-55-MC 56-035
F-101A/C 安装了带机鼻雷达的 MA-7 火控系统。该系统原本是为空空作战设计的，在进行了一些改动后，MA-7 可以很好地进行地图测绘，并且在空地模式中发挥重要作用。除了测绘雷达外，F-101 还使用 ASN-6 航位推算导航系统和 ARN-14 无线电导航系统。该机还安装了MB-1自动驾驶仪、ASP-54 雷达告警系统。这批飞机在外场又改进了 MA-2 全天候低空核弹投送系统（LABS），可利用“巫毒”雷达的地图测绘模式。LABS 后来得到小角度减速伞投送（LADD）系统的增强，允许飞机在低空从目标上空掠过时投放一枚带减速伞的核弹。LABS 还包括默根特勒排字机公司的 M-1 抛掷轰炸系统（TBS-1），飞行员把 K-19 瞄准具上的瞄准线与目标排成直线，按下投弹按钮后系统会自动计算并投放炸弹。
F-101C 的座舱仪表
F-101C 总产量 47 架，1965~66 年第 81TFW 的 F-101C 被麦克唐纳 F-4C“鬼怪”取代。1965 年从 USAF 撤装后，F-101C 被加州安大略的洛克希德飞机服务公司改装成无武装侦察机装备了 ANG。共改装了 31 架 F-101C，占剩余 F-101C 的大多数，改装后飞机的编号为 RF-101H。与专用的 RF-101C 侦察型相比，RF-101H 的机鼻更短更宽。该机与 RF-101G（F-101A 的洛克希德改装型）一道服役于阿肯色州 ANG 第 154TRS 和肯塔基州 ANG 第 165TRS，以及内华达州 ANG 第 192TRS。1970 年开始这些飞机得到从越南归来 USAF RF-101C 的补充，1979 年最后一架侦察“巫毒”从 ANG 退役。