W trakcie jednej z tych misji zginął major Rudolf Anderson zestrzelony nad Kubą.
W latach 1960–1968, w ramach tajnego programu, samoloty U-2 startujące z Tajwanu, należące do Sił Powietrznych Republiki Chińskiej, wykonały 102 loty zwiadowcze nad komunistycznymi Chinami ze stratą pięciu samolotów.
W 1969 roku rozpoczęto próby używania samolotów tego typu z lotniskowców i 21 listopada 1960 roku U-2R lądował i startował po raz pierwszy z lotniskowca „America”. Miały one doprowadzić do skonstruowania wariantu patrolowego wyposażonego w radar i pociski przeciwokrętowe AGM-53 Condor, do wykrywania i zwalczenia radzieckich nosicieli rakiet. Program prób EP-X zakończono w 1975 roku, rezygnując z tej modyfikacji oraz rozwoju pocisku, gdyż wprowadzono nowe okręty podwodne, wystrzeliwujące rakiety spod wody, a użycie tak dużych samolotów na lotniskowcach było niepraktyczne.
Samolot miał służyć w wojskach lotniczych Stanów Zjednoczonych początkowo do 2012, a następnie do 2014 roku. Ze względu na problemy z wprowadzaniem bezzałogowych aparatów latających Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk i rosnące koszty programu, moment wycofania U-2 ze służby wielokrotnie przesuwano w czasie.