Вскоре с соблюдением максимальных мер секретности появились «научно‑исследовательские» самолеты, а затем и их пилоты, отличавшиеся чрезвычайно высоким уровнем летной подготовки. В начале лета U‑2 начали по ночам подниматься в воздух и приземляться под утро. Ореол таинственности вокруг этих полетов только усиливался невероятной по тем временам, почти «космической» подготовкой летчиков.
Обычно их работа продолжалась 12–13 ч. В это время входили предполетный инструктаж, облачение в специальный высотный костюм, составление послеполетного отчета и сам полет продолжительностью 6–8 ч. Перед вылетом летчик длительное время дышал чистым кислородом, а после приземления ему полагался суточный отдых.
Впрочем, подобные полеты на U‑2 были крайне сложны физически даже для специально подготовленных летчиков. Находясь на почти космической высоте и не имея возможности вести какие‑либо радиопереговоры с центром, пилоты испытывали не только угнетающее чувство одиночества. В своем гермошлеме и высотном костюме они в течение долгих часов полета не могли ни есть, ни пить.
Проблемы с U‑2 начинались с самого взлета. Самолет был оборудован двухколесным шасси велосипедного типа со вспомогательными стойками под крылом. Эти стойки должны были отделяться при взлете при помощи специального троса. Конец троса держал техник, которому приходилось пробегать десяток‑другой метров за взлетающим U‑2 и в нужный момент выдергивать трос, после чего крыльевая стойка падала на землю. С противоположной стороны другой техник должен был делать то же самое, затем U‑2, набрав необходимую скорость, благополучно взлетал. Конечно, это благополучие в полном смысле находилось в руках согласованно действовавших техников.
Непростой была и посадка. Приземляться приходилось почти по‑планерному, причем любой неожиданный порыв ветра для самолета и летчика мог оказаться гибельным. Да и при успешном касании земли летчик должен был балансировать рулями до полной потери скорости. В противном случае при касании крылом посадочной полосы самолет тут же выкатывался за ее пределы и получал повреждения. По этой причине была потеряна половина из построенных U‑2. Впрочем, об этих проблемах пилот U‑2 Роберт Раскин рассказал лишь в 1977 году.
Первый разведывательный полет U‑2 над Европой состоялся 20 июня 1956 года, когда его пилот Карл Оверстрит пролетел над Варшавой и Берлином. Вскоре Биссел получил санкцию Эйзенхауэра на пять полетов над СССР в ближайшие десять дней. 4 июля первым пролетевшим над СССР пилотом стал Харви Стокман, его маршрут пролегал через Берлин, Польшу, Минск, Вильнюс, Каунас, Калининград, Ленинград и через Прибалтику обратно в Висбаден. Продолжительность полета составила 8 ч 45 мин. 5 и 9 июля было совершено еще четыре полета. Один из U‑2, который пилотировал Кармен Вито, 5 июля прошел по маршруту Краков – Киев – Минск – Москва – Ленинград‑Прибалтика. На отснятой им фотопленке, отправленной в ЦРУ, были видны районы Москвы и Ленинграда, промышленные районы вокруг этих городов, контуры военных производств, пусковых площадок ракет и самолетных ангаров.
Впрочем, дипломатическая нота, направленная советским правительством США 11 июля, все‑таки оказалась действенной – полеты на несколько месяцев прекратились и возобновились лишь в конце 1956 года, когда подразделение U‑2 появилось в Японии, на американской базе Асуги. Дополнительные базы для U‑2 создали в Пакистане – Лахоре и Пешаваре. Совершавшие полеты из этих мест U‑2 сделали самое существенное открытие для специалистов ЦРУ, обнаружив полигон Тюратам, тот, что вскоре назовут Байконуром.
Как вспоминал Р. Биссел: