Per queste ragioni, alla fine l'USAF preferì gli altri caccia che si stavano rendendo disponibili, come l'intercettore F-106, il caccia multiruolo F-105, e infine il potente F-4 Phantom II, tutti bisonici, e nel giro di pochi anni riassegnò gli Starfighter ai reparti di seconda linea dell'ANG, la Guardia Aerea Nazionale.
Il basso costo dello Starfighter e le sue elevatissime prestazioni furono invece apprezzati all'estero, ed il caccia ebbe un grande successo di esportazione, e diversi paesi lo produssero su licenza.
In particolare la versione F-104G, utilizzata come vero e proprio multiruolo, andò ad equipaggiare praticamente tutti i paesi della NATO, con le sole eccezioni dell'Inghilterra e della Francia, assieme al biposto da conversione operativa TF-104G e al ricognitore RF-104G.
L'intenso impiego dello Starfighter in missioni di addestramento a bassissima quota determinò moltissimi incidenti, tanto che esso fu soprannominato “Il fabbricante di vedove”, ma a ben vedere ciò non fu dovuto a particolari carenze del caccia, che invece era ormai maturo e affidabile, ma alla pericolosità intrinseca di quel tipo di missioni per le quali il velivolo non era stato progettato.
L'Italia è stato il paese che ha mantenuto lo Starfighter in servizio più a lungo di tutti gli altri, dal 1963 al 2004, sviluppandone la versione F-104S ottimizzata per l'intercettazione ognitempo e compatibile con i missili aria - aria classe Sparrow e Aspide.
A sua volta la versione S è stata poi migliorata agli standard ASA e ASA-M, con avionica aggiornata.
Ancora oggi, 2 F-104S/ASA-M e 2 TF-104G restano in carico al Reparto Sperimentale Volo dell'Aeronautica Militare Italiana, per compiti di test e valutazioni.
