1963年8月，美國研制的第一架三倍音速截擊機YF-12進行首次試飛。

1960年下半年美國空軍同意讓洛克希德修改三架A-12的機體作為測試載具，這三架飛機當(dāng)時給予的編號為AF-12，到了1962年9月根據(jù)三軍飛機通用編號改為YF-12A。

YF-12外觀上與A-12最大的差異在于機鼻的部分。YF-12采用原本為XF-108研發(fā)的AN/ASG-18雷達，因此在A-12上延伸到機鼻的兩側(cè)延伸面被切除一部分，用以容納雷達和直徑更大的鼻錐。此外，YF-12由單座改為雙座，后座專門操作復(fù)雜的ASG-18雷達。

在風(fēng)洞測試過程中發(fā)現(xiàn)YF-12有方向軸上的穩(wěn)定問題，于是在機身下方加上一片大型可折疊的安定面，另外在兩個發(fā)動機艙下方加上較小的固定安定面。

第一架YF-12于1963年8月進行試飛，次年3月，一架YF-12A成功進行一次攔截演習(xí)；以高度19695米（65000英尺），2.2馬赫的速度攔截一架在12120米（40000英尺）飛行的Q-2C。4月進行的AIM-47A隼（Falcon）式空對空導(dǎo)彈的無動力釋放測試并不太成功，導(dǎo)彈脫離YF-12的姿態(tài)顯示在火箭發(fā)動機點火下，這枚導(dǎo)彈將會擊落發(fā)射的YF-12。

1965年3月開始進行AIM-47的有動力飛行測試，七枚發(fā)射的導(dǎo)彈當(dāng)中，有六枚擊中目標(biāo)，包括一枚自75000英尺，3.0馬赫狀態(tài)下發(fā)射，對頭攻擊一架飛行高度1500英尺的靶機。

試飛與測試的結(jié)果讓美國空軍非常滿意，1965年決定由洛克希德生產(chǎn)93架F-12B量產(chǎn)型，國會也同意撥款9千萬美金進行這項計劃?？墒菄啦块L麥克瑪拉以越戰(zhàn)需要的軍費和沒有必要另外生產(chǎn)一種型的攔截機為理由，終止F-12B的生產(chǎn)計劃。

不過YF-12A仍在后續(xù)幾年擔(dān)任許多高速飛行試驗的任務(wù)。1969年兩架YF-12轉(zhuǎn)交給美國國家航空航天局的達頓試驗中心，以進行更多的高速飛行驗證，不過1971年其中一架YF-12于飛行中發(fā)生燃料線路故障引發(fā)火災(zāi)，兩位飛行員不得不跳傘。

剩下的一架YF-12A于1979年轉(zhuǎn)交給美國空軍博物館作為永久展示。

第一架YF-12原型機在1969年自儲存狀態(tài)中取出，分解之后作為SR-71雙座教練機的零件來源。