Заказчиком A-12 выступало ЦРУ, поэтому ударные возможности для этой машины представлялись излишними. Однако Келли Джонсон хотел в полной мере реализовать потенциал своего детища: он считал, что ВВС также необходим скоростной высотный разведчик, обладающий способностью наносить удары по наземным целям. Контракт на изготовление шести прототипов стратегического разведчика-бомбардировщика R-12 компания Lockheed заключила в конце декабря 1962 года.

До начала шестидесятых годов стратегические самолеты-разведчики находились в ведении ЦРУ, но с появлением спутников-шпионов разведывательные самолеты перешли в ведение ВВС. Это положило конец программе A-12 - военных больше устраивал универсальный самолет. Главным отличием R-12 от А-12 являлось наличие второго члена экипажа. Первый полет самолета, получившего официальное обозначение SR-71 Blackbird, состоялся в декабре 1964 года. В январе 1966 года начались испытания учебно-тренировочной модификации SR-71B.

Подготовка к принятию на вооружение ВВС разведчиков SR-71 развернулась летом 1964 года. Требования к летчикам SR-71 выдвигались очень жесткие, медицинские требования сравнимы с требованиями к астронавтам. Подготовка к полетам на SR-71 начиналась с полетов на T-38 и работе на наземных тренажерах разведчика. Программа ввода в строй в среднем занимала 30-35 летных часов на SR-71А/В и не менее 100ч работы на тренажерах. Еще большее время занимала подготовка технического состава. Самолет оказался беспрецедентно сложным в эксплуатации. Затраты на один разведывательный полет, с учетом предполетного технического обслуживания и привлечения к выполнению задания самолетов-заправщиков составляли 8 миллионов долларов.

К концу 1967 года фирма Lockheed передала ВВС последний, тридцать первый, заказанный разведчик SR-71; линия по их производству была законсервирована. В 1971 году часть разведчиков поставили на консервацию. Достоверная информация о количестве боеготовых SR-71 по годам отсутствует, после 1975 года на вооружении находилось девять-одиннадцать самолетов. С октября 1989 года разведчики были сняты с вооружения ВВС США.

На самолетах этого типа был поставлен ряд рекордов скорости и высоты полета. Самолеты использовались NASA для проведения различных испытаний.