古巴
防空司令部“重置”它的F-104A是对其在古巴导弹危机期间所起到作用的承认。1962年8月29日在古巴发现2座SA-2地空导弹阵地，开始了约翰.肯尼迪总统与苏联总理尼基塔.赫鲁晓夫之间的较量，这需要把大量的战术空军司令部下属的中队部署到美国东南部，479TFW联队同样在1962年初把它的两支中队从欧洲召回并将其置于佛罗里达的基维斯特(之前的博卡奇卡)航空站，准备拦截苏联援助古巴的125架米格机发动的攻击，剩下一支中队被留在默隆。
在“热棒”上即将遭遇古巴的米格机，轻型的F-104与廷德尔基地的F-106A展开了紧张的空战训练。意识到要避免亚音速的盘旋战斗，F-104飞行员依靠持续的高速飞行，并且在任何可能的位置上做垂直机动。F-104采用的战术可以随时更换长机和僚机的位置，这取决于哪名飞行员的攻击机会更多，而不是采取美国空军标准的“战斗翼”队形，后者只有四机编队的一架“射手”长机能够进行攻击。这样的方法要求所有的新飞行员在一个训练项目里都要具备飞长机的资格，在越南，这样的灵活性逐渐被一些F-4和F-105中队采用，但它主要在60年代末期被美国海军的战斗机中队在用于对抗米格机。对于在佛罗里达的F-104飞行员来说，这是成功击败装备导弹的F-106A的一个有效办法。
1962年的古巴导弹危机期间，一架479TFW联队的F-104C在基韦斯特海军航空站内待命警戒。飞机上2枚AIM-9B和一门M61航炮的组合显示出了其强有力的空战能力。火神炮是通过一台韦弗瞄准具用孔瞄准的，这台瞄准具被安装在火控器械上。早期F-104A的炮弹是通过手动装填的，不用把弹桶从飞机上拆下来。炮弹和装填器都被放在一辆F2A拖车上，同样也被用于给后期型的F-104运输装载前的弹药盒。这架F-104C-10-LO 57-0929后来到乌隆基地随435TFS中队参加越战。
通过使用拖拽靶标，飞行员们在空战航炮的使用方面变得非常专业，而且最远在4000英尺开外的地方也能击中目标。成功“攻击”一支F-106或者F-4双机编队包括了在目标后方直线爬升，模拟用AIM-9B或者航炮攻击，之后是笔直的爬升，再度从上方发起高速攻击。
总共有28架479TFW联队的F-104C抵达基维斯特航空站，与一群陆战队的F-8十字军战士和F-4B鬼怪II共同承担“热垫”警戒任务，至少有一架鬼怪II(来自VMFA-531中队)在岛上拦截了为数不多的几架米格-17，并迫使它们返回古巴的海岸。479TFW联队的飞行员在抵达的时候非常有个性，以一系列的编队从基地上空飞过，但是中队长乔治.拉文(George Laven)中校首先降落，把两个起落架的轮胎都磨爆了，而且编队里的其他人也一样！F-104相对较小的轮毂和轮胎很容易受到这样的损伤。乔治.威尔斯随着435TFS中队抵达，他在靠近基维斯特的时候注意到座舱里油料警示灯的亮起：
“这告诉我飞机的发动机距离停车还剩下5至6分钟的时间，如果这样的事情发生了，我的飞机很快就会停止飞行。我通知塔台飞机出现了紧急情况，以低推力宽起落航线的模式飞行，这样一来，如果发动机挂了，我还是有足够的高度能够不借助发动机滑翔到跑道上。这样的进场速度相当大，而且减少了襟翼下放的角度。博卡奇卡的跑道有些挑战力，因为它只有7000英尺长。我的发动机继续工作，而飞机就降落在跑道上应当降落的位置那里。”
乔治遭到了联队长的一些批评，他显然没有注意到这样的紧急情况，在中队抵达的时候“胡乱降落”，但他还是率领其他的飞行员前去附近假日酒店的机组住宿区了。
保护RF-8A前往北古巴执行侦察任务的十字军战士飞行员们经常在返回美国的途中遭遇F-104的模拟拦截，接着很快就发现，如果星战斗机飞行员能够保持高速，他们就能够控制战斗，并且能在任何时候脱离与F-8的接触，后者在盘旋格斗中具有优势，尤其是指示空速(KIAS)在400节以下的时候。
83FIS中队的F-104A-15-LO 56-0769和56-0781在旧金山湾上飞行。在古巴导弹危机期间，多支F-104双机编队对友机实施迎头超音速模拟拦截。一架F-104将从可疑飞机身旁500英尺处飞过，识别其身份，而且如果有必要的话就会转向攻击。第二架F-104作为“射手”在后方4英里处，识别了敌机的身份后就会开火。
F-104C飞行员汤姆.德拉肖(Tom ‘Sharkbait’ Delashaw)解释道他像驻扎在霍姆斯特德的防空司令部飞行员一样“以600至750节的指示空速飞行，用航炮进行快速攻击。一个四分之一圈的滚转加上0.25至0.15的‘卸载’用于脱离导弹的攻击范围，接下来，一个2g的螺旋爬升把飞机置于无法观察到的、重新攻击的位置上。和F-4不一样，F-104不需要军用推力就能够保持0.9马赫以上的飞行速度，因此它在哪里飞行后面都不会拉烟。它的优势在加力燃烧室，这是不拉烟的，使得飞机非常难以被发现。在快速攻击中，它在视距范围内的投影就是一个鼻子或者尾巴的横截面，而且在远处的螺旋爬升中只展现出它的平面形状。”德拉肖上尉和其他乔治基地的飞行员后来在几年后的越南部署期间发现，这样的经验非常有用。
在古巴冲突期间，F-104只被选取了一部分，因为除了伊尔-28轰炸机和大量携带核弹头的导弹以外，岛上还有苏联的米格-21。在500架保卫美国南部地区的战斗机和战斗轰炸机里，其中包括了F-105雷公和F-4鬼怪II，F-104是最有能力面对并击败它们对手的飞机。435TFS中队的飞行员们被告知，它们会很轻松地被卷入到“热”战中，就像乔治.威尔斯回忆道的：
“在前几天的时间里，我们被指派向南飞往古巴北岸的指定地点，如果有必要，还得保护前去给导弹阵地拍照的空军RF-101巫毒或者海军的RF-8十字军战士，那样我们就准备进入古巴。F-104飞得相当快----我们可以在很短的时间里就加速到1马赫以上，因此只要他们需要我们，我们就能够提供帮助，我们不被允许进入古巴，除非我们被命令去这么做。在一次飞行中，我到哈瓦那上空转了几圈，高度15000英尺，但是很快就停下来了，当时我们得到通知说在旅馆和其它高层建筑的屋顶上都装了高射炮。”