Уже на стадии разработки самолёт был оснащён различными устройствами для сбора разведывательных данных. Главным прибором являлась фотокамера, специально созданная компанией «Перкин Элмер». В ней было 188 метров плёнки, и она могла с высоты свыше 20 километров сфотографировать полосу длиной три километра и шириной 150 метров. На снимках можно было отчётливо видеть объекты размером один метр и порой даже меньше. Во время одного из испытательных полётов по просьбе Даллеса было сфотографировано имение Эйзенхауэра. Аллен лично принёс президенту пачку фотографий, на которых президент с явным удовольствием пересчитывал запечатлённых на них коров414
.В апреле 1956 года Даллесу было доложено о завершении работы над У-2 и готовности самолёта к практическому использованию. Всего во второй половине 50-х годов было построено 48 самолётов У-2. Одновременно шла разработка усовершенствованных видов машин того же типа, которые создавались в небольшом количестве. Наиболее значительной была партия аппаратов, обозначенная как TR 1-А, выпущенная в количестве 33 штук. Особенностью этой модели было создание широкого бокового обзора и значительное улучшение оборудования. Самолёт, однако, был предназначен исключительно для полётов на ближние расстояния.
Разведывательные полёты над всеми странами Восточной Европы, входившими в советский блок, начались главным образом с базы Инджирлик на территории Турции во второй половине июня 1956 года. Позже использовались также военно-воздушные базы Великобритании и ФРГ. Сначала в конструкторском бюро, а затем среди лётчиков стало распространённым обозначение самолёта У-2 как «леди дракон».
В национальный праздник — День независимости, 4 июля 1956 года, Даллес порадовал президента, сообщив ему, что в этот день самолёт У-2 совершил первый полёт над советской территорией. Радиолокационные системы СССР обнаружили в верхних слоях атмосферы некий объект, но только предположительно он был идентифицирован как разведывательное устройство. Для средств ПВО объект был недоступен.
Главным результатом первого и нескольких следующих полётов было определение стратегического потенциала советских наступательных ВВС. Даллес представил президенту фотографии советских аэродромов со стоявшими на них боевыми самолётами. Легко расшифровывались типы машин. Было установлено, что СССР располагает примерно тридцатью самолётами М-4, и разумеется, никаких сотен реактивных стратегических бомбардировщиков у Советского Союза не было. Но и три десятка таких машин могли стереть с лица земли значительную часть Соединённых Штатов. Вскоре, правда, в результате продолжавшихся полётов самолётов У-2, а также благодаря косвенным свидетельствам и шпионской информации, было установлено, что в СССР прекращено или почти прекращено создание сверхдальней бомбардировочной авиации, а основные усилия оказались сосредоточенными на создании ракет стратегического назначения.
Даллес был удовлетворён тем, что имеет возможность сообщить президенту и другим ответственным лицам, что предполагаемое отставание США в области тяжёлых бомбардировщиков не произошло и что, по мнению ЦРУ, необходимо сосредоточить основные усилия на том, чтобы не допустить отставания от СССР в области ракет дальнего действия415
. Даллес докладывал, что в распоряжении СССР имеется от 10 до 20 ракет стратегического назначения, что все они используют твёрдое топливо и требуют сравнительно длительного времени (до одного часа) для подготовки к запуску. Кто-то из остряков Белого дома предложил послать Хрущёву фотографии советских ракетных установок, сделанных самолётами-разведчиками. В то же время Даллес не исключал быстрого наращивания советских ядерно-ракетных сил.Американскому руководству становилось понятно, что необходимо продолжать наращивание боевых сил, в первую очередь ракетных, а в их числе оборонительных типов ракетного вооружения, с одной стороны, а с другой — необходимо начать переговоры с Советским Союзом с целью улучшения взаимоотношений на долговременной основе и достижения соглашений о сокращении вооружений.
С конца 1957 года советская сторона начала выступать с мирными инициативами. 10 декабря Москва предложила установить трёхгодичный мораторий на ядерные испытания, рассматривая это как первый шаг на пути к переговорам о сокращении ядерных вооружений, и провести по этому вопросу встречу на высшем уровне. Проконсультировавшись с советниками, в том числе с братьями Даллес, Эйзенхауэр ответил, что не возражает против встречи с Хрущёвым, но ей должны предшествовать переговоры глав внешнеполитических ведомств. Рекомендации Фостера Даллеса явно были направлены на то, чтобы попытаться взять ход переговоров в свои руки в качестве госсекретаря и проводить их по возможности с позиции силы.