Pierwszy prototyp działka oznaczony jako T-171 został przetestowany podczas prób naziemnych w 1949 roku.
Pierwszym seryjnym myśliwcem wyposażonym w działko Vulcan był Lockheed F-104 Starfighter wprowadzony do służby w 1958 roku.
Podczas użytkowania działka na pokładach Starfighterów ujawniły się problemy z ogniwami taśm amunicyjnych, które po wykorzystaniu były wyrzucane na zewnątrz samolotu i mogły powodować uszkodzenia maszyny. W celu rozwiązania tego problemu wprowadzono beztaśmowy system zasilania i oznaczono tak zmodernizowane działko jako M61A1, które stało się standardowym uzbrojeniem strzeleckim amerykańskich myśliwców wykorzystywanym do dziś.
Firma General Electric sprzedała prawa do produkcji działek M61 Vulcan i pochodnych wytwórni General Dynamics.
W 1965 r. ZSRR w odpowiedzi na działko M61 Vulcan stworzył Działko GSz-6-23 napędzane energią gazów prochowych.