USAF bolo už od začiatku nápomocné pri prevádzke
lietadiel A‑12 CIA. Napriek tomu však stále vyjadrovalo nespokojnosť, že
strategický prieskum, ktorý vždy spadal pod letectvo, bol prevedený pod inú
vládnu agentúru. Niekedy okolo roku 1962 sa začali práce na vylepšenom
prieskumnom/útočnom (reconnaissance/strike) variante A‑12 pre letectvo,
označovanom RS‑12 a výlučne prieskumnom R‑12. V apríli už
v Skunk Works prebiehala stavba dvoch makiet R‑12 a RS‑12
a rozpracovávali sa operačné požiadavky. Po niekoľkých cestách do
Washingtonu sa 18. februára 1963 podarilo získať objednávku na šesť strojov
s opciou na ďalších 25 lietadiel. Tá nielenže zapojila USAF do
financovania projektu, čím sa znížila cena za jeden kus, ale zároveň to
znamenalo pomalý koniec pre stroje A‑12. S prihliadnutím na silnú
podporu USAF pre verziu RS‑12, optimalizovanú pre akcie SAC je prekvapivé,
že lietadlá A‑12 CIA boli v mnohých ohľadoch výkonnejšie. Ich
jednomiestna koncepcia nechávala oveľa väčší priestor pre fotokameru
s väčším rozlíšením, ako aj iné sledovacie zariadenia, ktoré RS‑12
niesť nemohol.
Nová verzia sa od svojho predchodcu líšila inštaláciou
druhej pretlakovej kabíny do šachty Q, predĺženým trupom kvôli inštalácii
ďalších trupových palivových nádrží, zmenami v uložení sledovacích sytémov
a aerodynamickým prepracovaním a rozšírením britov v prednej
časti. Úvodná montáž stroja R‑12 prebiehala ako obvykle v Burbanku v
Kalifornii. Rovnako prebiehali aj práce na potencionálnej bojovej konverzii na
typ RS‑12, avšak vďaka komplikovanosti prestavby sa od nej upustilo. Opäť
sa objavili problémy s nedostatkom titánového plechu. Aj keď sa Skunk
Works pri svojich projektoch všemožne vyhýbali papierovaniu, pri výrobe titánu
to bolo presne naopak. Zo zhruba 13 miliónov vyrobených súčastí dokázali
sledovať okrem prvých niekoľko kusov históriu každého až do zlievarne, pri
posledných 10 miliónoch bola dokonca meraná aj orientácia kryštálov
v plechu. Vďaka tomu sa zistilo, že panely krídel, bodovo zvarované
v lete mali krátku životnosť, zatiaľ čo panely zvarované v zime mali
životnosť neobmedzenú. Nakoniec sa konštruktéri dopátrali k príčine -
mohli za to vodárne v Burbanku, ktoré v lete kvôli riasam silne
chlórovali vodu. Omývanie titánových prípravkov v destilovanej vode
problém vyriešil. Za pozornosť stoja vyklápacie konce krídel pre pohodlný
prístup k pohonným jednotkám.
29. októbra 1964 bol prvý skompletovaný stroj prevezený
z továrne do Palmdale na dokončenie
a predletové prípravy. Na prekvapenie boli motorové skúšky zahájené už
18. decembra. Prvý let typu R‑12 výrobného čísla 17950 (ktorý od tejto
chvíle niesol oficiálne označenie SR‑71A) sa konal 22. decembra.
Pilotovaný Bobom Gillilandom zostal vo vzduchu o niečo viac než hodinu
a dosiahol rýchlosť cez 1600 km/h! Následné letové skúšky sa dosť
skomplikovali, prevažne pre poruchy palivovej a hydraulickej sústavy.
V tom čase vznikla na papieri ďalšia ozbrojená verzia, odvodená od SR‑71,
ktorú pod vnútropodnikovým označením B‑71 predložil Kelly Johnson
v apríli 1965 USAF. Mala konkurovať pripravovanému spornému lietadlu FB‑111,
avšak nevyvolala výraznejší záujem. O dva roky neskôr vznikol ešte FB‑12,
avšak postihol ho rovnaký osud.
Na lietadlo mohli byť nasadené štyri výmenné predné
časti, obsahujúce buď fotokameru s rotujúcim hranolom, radarový systém
s bočným vyžarovaním alebo jednoducho prázdny kužeľ kvôli aerodynamike.
Pre elektromagnetické a optické sledovacie systémy slúžilo ešte ďalších 11
šácht. Na spustenie motorov bolo vyvinuté špeciálne zariadenie, využívajúce
trietylborid. 7. januára 1966 bol na Beale AFB dodaný prvý cvičný stroj SR‑71B
s vyvíšenou zadnou kabínou a príslušnými zmenami v riadiacej
sústave. Bol to prvý stroj, ktorý sa dostal do inventára USAF.
Prvý operačný SR‑71A (deviaty dokončený stroj) dorazil na Beale AFB 4. apríla 1966. Počas intenzívnych výcvikových letov bolo niekoľko prvých prototypov zničených pri rôznych haváriách (celkovo zničených 11 kusov). Posledný, 31. vyrobený stroj prevzalo letectvo koncom roka 1967. Od ostatných sa líšil tým, že bol zostavený z použiteľných dielov z havarovaného YF‑12A a prednú časť dostal od SR‑71A, ktorý slúžil pre pozemné testy statického zaťaženia. Vďaka tomu bol preznačený na SR‑71C. Jedno lietadlo s výrobným číslom 2010 (ev. č. 17959) bolo upravené nainštalovaním predĺženej zadnej časti pre stereoskopické fotografovanie. Koncová časť trupu sa mohla pri pristávaní vyklopiť nahor, nikdy však nebola vybavená kamerou ani pripravovaným systémom elektronickej ochrany.
Od začiatku roka 1969 začali stroje podnikať operačné lety z japonskej základne Kadena a britskej Mildenhall. V čase vietnamskej vojny podnikli vyše 600 letov a získali neoceniteľné informácie. Počas operácií na celom svete zavítali v polovici sedemdesiatych rokov aj nad Izrael. V roku 1976 prekonal SR‑71 rekordy, ktoré pôvodne vytvoril typ YF‑12A.
Koncom osemdesiatych rokov začali výzvedné služby prehodnocovať svoje zmenšujúce sa rozpočty. Vďaka pokroku v iných technológiách boli k 1. októbru 1989 operácie SR‑71 zrušené. Lietadlá boli oficiálne vyradené o tri mesiace neskôr.
Štatisticky nalietali všetky stroje spolu 53 490 letových hodín, 17 300 akcií, z toho 3551 operačných v celkovej dĺžke 11 008 hodín, uskutočnili 25 862 doplnení paliva za letu a strávili 11 675 hodín letom rýchlosťou nad Mach 3. Z pôvodných 31 strojov sa ukončenia služby dočkalo dvadsať, 14 z nich je v súčasnosti vystavených v leteckých múzeách. Zo zvyšných šiestich boli tri zakonzervované a tri prevzala NASA. Tam sa zúčastnili mnohých programov ako meranie UV žiarenia, sledovanie vypustenia sondy Clementine, či letové testy lineárneho motora Aerospike (LASRE).
Počas roka 1994 rozhodol Americký kongres vďaka nedostatku spravodajských informácií o reaktivácii troch strojov. Prvé dva (64-17971 a 64-17967) dorazili k letectvu po modernizácii a opravách v júni a septembri 1995, tretí (64-17968) počas roka 1996. Všetky boli vybavené moderným komunikačným zariadením Unisys a preleteli na základňu Edwards AFB.
V roku 1973 bola z aerodynamickej konfigurácie série A‑12/YF‑12A/SR‑71 odvodená ľahká dvojmotorová stíhačka CL‑1980. Aj keď sa zvažoval variant A pre letectvo, hlavná pozornosť bola venovaná verzii N pre námorníctvo, ktorá mala predstavovať konkurenta pre typ Northrop YF‑17 resp. Northrop/MDD F‑18. Tento projekt sa často nesprávne uvádza ako návrh Lockheedu do súťaže ATF.
Aj keď boli navrhovaní mnohí pilotovaní nástupníci stroja
SR-71, jeho úlohu prebrali viac či menej úspešne špionážne družice
a bezpilotné prieskumné prostriedky. Táto štúdia pochádza z roku
1985.