Первый полет U-2 над СССР был выполнен 4 июля 1956 года. Радары советской системы ПВО обнаружили самолёт, но прервать его полёт было нечем: высота была недостижимой для истребителей того времени, а зенитный ракетный комплекс (ЗРК) С-75 был принят на вооружение только в 1957 году. Полёты U-2, являющиеся грубым вторжением в чужое воздушное пространство и актом шпионажа, давали ЦРУ невероятный объём разведывательной информации: позиции ПВО, базы ВМФ, полигон Байконур, установки межконтинентальных баллистических ракет. Так, во время полёта 9 апреля 1957 года пилот Боб Эриксон прошел над Семипалатинским полигоном и в прицельном устройстве увидел установленную на башню и готовую к подрыву атомную бомбу.

Самолет U-2 считался неуязвимым до 1 мая 1960 года, когда во время очередного полета над Советским Союзом он был сбит ракетой ЗРК С-75 на высоте свыше 20 тыс. метров в районе Свердловска (ныне Екатеринбург). Летчик Гари Пауэрс остался жив и был обменян на советского разведчика Вильяма Фишера (Рудольфа Абеля). Это был последний полет U-2 над СССР. Однако ценность U-2 была подтверждена во время Карибского кризиса. 14 октября 1962 года майор Ричард Хейзер, взлетевший с авиабазы Эдвардс в Калифорнии, совершил облет Кубы с юга на север и вручил пленку офицерам ЦРУ. 15 октября аналитики ЦРУ установили, что на фотографиях – советские баллистические ракеты Р-12. Вечером того же дня эта информация была доведена до сведения высшего военного командования США. Утром 16 октября в 8:45 фотографии показали президенту Кеннеди. К этому моменту американцы уже знали реальное соотношение своих и советских ядерных вооружений благодаря материалам Пеньковского. Конгресс США настаивал на интервенции на Кубу. Однако Кеннеди опасался, что «даже в том случае, если на Кубе советские войска не предпримут активных действий, ответ последует в Берлине». Поэтому по предложению министра обороны Макнамары было решено рассмотреть возможность военно-морской блокады Кубы.

27 октября 1962 года с авиабазы Маккой во Флориде взлетел на U-2 майор Рудольф Андерсон и при пролёте над Кубой был сбит первой же ракетой расчёта ЗРК С-75 майора Герченова в 10:22 по местному времени. В тот же день другой U-2, капитана Чарльза «Чака» Молтсби, осуществлявший с 04:00 по летнему североамериканскому восточному времени полёт к Северному полюсу для планового забора проб воздуха на предмет следов ядерных испытаний сбился с курса и вторгся в советское воздушное пространство в районе пролива Лонга. С аэродрома Анадырь были подняты по тревоге истребители МиГ-19П, но ни перехватить, ни тем более сбить летевший на высоте 22–23 км самолёт-разведчик они были не в состоянии. В итоге U-2 покинул воздушное пространство СССР, причём примерно в это же время у него закончилось топливо. Пилот смог допланировать до Аляски и посадить самолёт, установив абсолютный рекорд продолжительности полёта для U-2 – 10 часов 25 минут. Так завершилась «черная суббота» 27 октября 1962 года – день, когда мир был ближе всего к ядерной войне.