Його нормальна максимальна швидкість була приблизно 2,1 Маха (тобто близько 1550 миль на годину [2500 км/год]) на висоті 35 000 футів (11 000 м). Особливими зусиллями F-104 встановив серію світових рекордів (згодом побитих) швидкості, що перевищує 1400 миль на годину (2253 км/год) і на висотах значно вище 100 000 футів (30 000 м).
1404,19 миль/год 18 травня 1958 року F-104A встановив світовий рекорд швидкості 1404,19 миль/год, а 14 грудня 1959 року F-104C встановив світовий рекорд висоти 103 395 футів. Starfighter був першим літаком, який одночасно встановив офіційні світові рекорди швидкості, висоти та часу набору висоти.');})();(function(){window.jsl.dh('IZm4ZuWBEeyn0PEP5Irr-QM__42','
На відміну від деяких надзвукових літаків, F-104 не мав впускних отворів із змінною геометрією; натомість при високих числах Маха надлишок повітря пропускався навколо двигуна. Це байпасне повітря також допомогло охолодити двигун. Його співвідношення тяги до аеродинамічного опору було чудовим, дозволяючи розвивати максимальну швидкість значно більше 2 Махів.
З Wiki; F-104C ВПС США брали участь у війні у В'єтнамі, а літаки F-104A були розгорнуті Пакистаном на короткий час під час індо-пакистанських воєн. F-104 ВПС Республіки Китай (Тайвань) також вступили в бій з ВПС Народно-визвольної армії (материковий Китай) над спірним островом Кінмен.
У 1967 році пілот Піт Найт увійшов в історію польотів 6,72 Маха, або в 6,72 рази більше швидкості звуку, у X-15, що є найшвидшим польотом пілотованого літального апарату, який будь-коли зареєстровано.