Der blev kun fremstillet to fly. Det første havde sin jomfruflyvning den 21. september1964, mens det andet var på vingerne første gang 17. juli1965. Begge fløj en række testflyvninger i slutningen af 1960'erne. Det andet fly gik tabt i en kollision med et følgefly under en foto-seance i 1966,[1][2] mens det første fortsatte at flyve testflyvninger frem til 4. februar 1969, da det blev trukket ud af tjeneste.[3][4] Dette fly er i dag opbevaret på National Museum of the United States Air Force i Dayton, Ohio.[5]
XB-70 skulle, i følge planerne, eskorteres af det supersoniske jagerflyNorth American XF-108 Rapier som blev udviklet parallelt med bombeflyet. For at spare på omkostningerne blev mange af delene i de to fly, deriblandt motorerne, derfor udviklet for at passe til begge fly.
Mange af data som blev indhentet ved testflyvningerne af XB-70 flyene blev benyttet i det amerikanske SST (Super Sonic Transport) program.
"Fundamentals of Aerospace Weapon Systems". Air University, Maxwell AFB, May 1961.
Greenwood, John T. (ed). Milestones of Aviation: National Air and Space Museum. Westport, Connecticut: Hugh Lauter Levin Associates, Inc., 1995 (first published: 1989). ISBN0-88363-661-1.
Jenkins, Dennis R. and Tony R. Landis. North American XB-70A Valkyrie WarbirdTech Volume 34. North Branch, Minnesota: Specialty Press, 2002. ISBN1-580-07056-6.
Jenkins, Dennis R. and Tony R. Landis. Valkyrie: North American's Mach 3 Superbomber. North Branch, Minnesota: Specialty Press, 2005. ISBN1-58007-072-8.
Lang, Walt N. United States Military Almanac. New York: Random House, 1989. ISBN0-517-16092-7.
von Braun Wernher (Estate of), Frederick I. Ordway III and David Jr. Dooling. Space Travel: A History. New York: Harper & Row, 1985, first edition, 1975. ISBN0-06-181898-4.
Winchester, Jim. "North American XB-70 Valkyrie". Concept Aircraft: Prototypes, X-Planes and Experimental Aircraft. Kent, UK: Grange Books plc., 2005. ISBN978-1-84013-809-2.