Dù chiếc Vulcan có đội bay bình thường gồm 5 thành viên (hai phi công, hai hoa tiêu và một nhân viên điều khiển điện tử (air electronics officer - AEO))[2], chỉ phi công và phi công phụ được trang bị ghế phóng. Đặc điểm này khiến chiếc Vulcan trở thành mục tiêu bị chỉ trích; có nhiều trường hợp phi công và phi công phụ thoát ra trong tình huống khẩn cấp và "đội bay phía sau" thiệt mạng bởi họ không có thời gian thoát ra.

Hoa tiêu, nhân viên điều khiển điện tử thoát ra ngoài qua cửa dưới sàn của buồng lái, phía trước bánh đáp mũi, dù của họ mở tự động bằng dây tĩnh (static line). Bởi cửa này ngay phía trước bánh đáp, một yêu cầu quan trọng là các phi công phải hạ càng trước khi thoát ra. Cách thoát hiểm này được thực tập thường xuyên trên mặt đất, và được ứng dụng thành công nhiều hơn một lần, với tất cả phi hành đoàn cùng sống sót.

Tháng 9 năm 1956, Không quân Hoàng gia nhận được chiếc Vulcan B 1, XA897, đầu tiên của họ, và ngay lập tức tiến hành một chuyến bay biểu diễn tới New Zealand. Ngày 1 tháng 10, khi đang tiếp cận sân bay Heathrow để hoàn thành vòng bay, chiếc XA897 lao xuống đường băng trong điều kiện thời tiết xấu, 2 phi công thoát hiểm thành công, 3 thành viên phi hành đoàn phía sau thiệt mạng. Cơ trưởng chuyến bay là Thiếu tá Không quân "Podge" Howard và cơ phó là Trung tướng Không quân Sir Harry Broadhurst (một phi công giàu kinh nghiệm nhưng chưa được huấn luyện chuyển loại). Có lẽ những sự chậm trễ về thời gian của Hệ thống Kiểm soát Tiếp cận Mặt đất (GCA) còn sơ khai, chiếc máy bay đã ở quá thấp khi tiếp cận mà không được hệ thống này cảnh báo và làm hỏng bộ bánh đáp trong cú hạ cánh xuống đường băng. Sau đó máy bay mất điều khiển khi trượt khỏi đường băng (quay tròn).

Chiếc Vulcan thứ hai mãi tới năm 1957 mới được chuyển giao, và tỷ lệ giao hàng sau đó cũng tăng lên. Biến thể B 2 lần đầu tiên được thử nghiệm năm 1957 và đi vào phục vụ năm 1960. Nó có cánh lớn hơn và gờ trước cánh khác biệt, và có tính năng thao diễn tốt hơn B1 và có điểm xoắn dễ nhận biết trên cánh tam giác để hạn chế dòng xoáy không khí hỗn loạn.[3] Tổng cộng, 134 chiếc Vulcan đã được chế tạo (45 B 1 và 89 B 2), chiếc cuối cùng được giao cho Không quân Hoàng gia tháng 1 năm 1965. Phi đội Vulcan hoạt động cuối cùng bị giải tán năm 1984.

Bộ bánh đáp của một chiếc Vulcan đã va chạm mạnh xuống đường băng trong một cuộc bay khai trương Sân bay Rongotai (Wellington) tại New Zealand năm 1959. Dù một bánh đáp không hoạt động chiếc máy bay đã quay trở lại Ohakea và hạ cánh an toàn, lao vào ven bờ cỏ cuối đường băng. Có những tuyên bố cho rằng hai ghế phóng đã bị các thành viên khác trong phi hành đoàn không cho hoạt động trong chuyến bay từ Wellington.[cần dẫn nguồn] Đã mất rất nhiều thời gian để mọi người đưa ra quyết định bỏ chiếc máy bay này hay sửa chữa nó. Cuối cùng, chiếc máy bay được RNZAF sửa chữa - họ đã lắp thêm các roundel kiwi rất hữu ích. Một chiếc máy bay trưng bày tại chi nhánh Ohakea thuộc Bảo tàng Không quân Hoàng gia New Zealand có lớp vỏ rỗ tổ ong lấy từ chiếc máy bay bị hư hại.

Răn đe hạt nhân

Như một phần trong chiến lược răn đe hạt nhân độc lập của Anh, ban đầu chiếc Vulcan được giao nhiệm vụ mang quả bom hạt nhân đầu tiên của Anh, bom hạt nhân trọng lực Blue Danube. Blue Danube là quả bom có khả năng phân hạch thấp được thiết kế trước khi Hoa Kỳ cho nổ quả bom hydro đầu tiên. Khi ấy người Anh cũng đang có chương trình chế tạo bom hydro của riêng mình, và để thay thế tạm trong khi chờ chương trình hoàn thành các máy bay ném bom thuộc phi đội V-bomber được trang bị một Vũ khí Megaton Tạm thời (Interim Megaton Weapon) dựa trên vỏ của Blue Danube và Green Grass, một đầu đạn pure-fission sức công phá 400 kT. Quả bom này được gọi là Violet Club. Chỉ năm quả được triển khai trước khi loại vũ khí mới ra mắt với tên gọi Yellow Sun Mk.1.

Một phiên bản sau này, Yellow Sun Mk 2 được trang bị Red Snow, một biến thể đầu đạn Mk-28 của Hoa Kỳ do Anh chế tạo. Yellow Sun Mk 2 và vũ khí nhiệt hạch đầu tiên của Anh được triển khai, và được trang bị trên cả Vulcan và Victor. Tất cả ba chiếc máy bay thuộc phi đội V-bomber cũng mang những quả bom nhiệt hạch của Hoa Kỳ trao cho NATO theo các thoả thuận dual-key. Red Beard (một quả bom nhỏ và có sức công phá thấp hơn) được bố trí trước tại Cộng hòa Síp và Singapore để sử dụng trên những chiếc máy bay ném bom Vulcan và Victor, và từ năm 1962, 26 chiếc Vulcan B 2A và Victor đã được trang bị tên lửa Blue Steel, một loại bom stand-off dùng năng lượng rocket, và cũng được trang bị đầu đạn Red Snow sức công phá 1.1 megaton.

Đã có dự định trang bị cho Vulcan Tên lửa Hành trình Phóng từ trên không Skybolt thay thế cho Blue Steel, những chiếc Vulcan B 2 sẽ mang hai tên lửa Skybolt dưới cánh (28 chiếc B 2 cuối cùng đã được sửa đổi trong quá trình sản xuất để được trang bị các mấu cứng mang Skybolt[4]). Cũng có đề xuất sản xuất một phiên bản kéo dài của Vulcan, với sải cánh dài hơn để mang sáu tên lửa Skybolt[5]. Khi hệ thống tên lửa Skybolt bị Tổng thống Hoa Kỳ John F Kennedy huỷ bỏ theo đề xuất của Bộ trưởng Quốc phòng Robert McNamara năm 1962, Blue Steel được giữ lại. Để bổ sung cho nó cho tới khi Hải quân Hoàng gia đảm nhiệm vai trò răn đe, những chiếc máy bay ném bom Vulcan đã được trang bị thích hợp cho các phi vụ high-low-high với loại bom rơi chậm có dù ở đuôi; WE.177B. Sau khi những chiếc tàu ngầm lớp Polaris của Anh bắt đầu đi vào hoạt động, và Blue Steel bị loại bỏ năm 1970, WE.177B tiếp tục được dùng trên chiếc Vulcan trong vai trò tấn công chiến thuật tầm thấp hỗ trợ cho các lực lượng mặt đất NATO tại châu Âu. Loại vũ khí này có thời gian sử dụng dài hơn những chiếc máy bay ném bom Vulcan, nó cũng được trang bị trên máy bay Tornado và các máy bay tấn công tầm thấp khác cho tới khi bị loại bỏ năm 1998.

Vai trò ném bom quy ước

Dù vũ khí chính của Vulcan là vũ khí hạt nhân, những chiếc máy bay này cũng có thể mang tới 21 x 1000 lb (454 kg) bom trong vai trò khác. Các phi cụ duy nhất có sự tham gia của Vulcan là cuộc Chiến tranh Falklands năm 1982 với Argentina, khi những chiếc Vulcan, trong các chiến dịch Black Buck [6][7] bay 3.380 hải lý (6.300 km) từ Đảo Ascension tới Stanley. Ba phi vụ đã được tiến hành nhằm vào đường băng tại Stanley; hai để tấn công các trạm Argentina bằng tên lửa và hai phi vụ đã bị huỷ bỏ.

Máy bay Victor được dùng để tiếp dầu trên không trong một kế hoạch phức tạp với xấp xỉ 1.1 triệu gallon nhiên liệu cho mỗi phi vụ.[7]

Năm chiếc Vulcan đã được lựa chọn sử dụng: các khoang bom của chúng được sửa đổi; hệ thống tiếp dầu trên không bị bỏ từ lâu được lắp đặt trở lại; hệ thống điện tử được cải tiến, và các mấu cứng cánh được thiết kế, chế tạo thích hợp mang thiết bị ECM và các tên lửa chống radar Shrike. Các mấu cứng mang tên lửa Skybolt vẫn ở nguyên vị trí. Công việc sửa chữa bắt đầu ngày 9 tháng 4 với phi vụ đầu tiên diễn ra ngày 30 tháng 4–1 tháng 5 năm 1982.

Cuộc ném bom đầu tiên cắt đứt đường băng tại Stanley chỉ bằng một quả bom trúng mục tiêu (trong số 21 quả được thả, tối đa chỉ hai quả có cơ hội trúng đường băng bởi họ đã lựa chọn tấn công từ một góc có cơ hội thành công lớn hơn).

Cuộc ném bom thứ hai không thành công.

Cuộc tấn công thứ ba hoàn toàn trượt mục tiêu và chỉ gây ra một số thiệt hại quanh đường băng, thổi bay một xe jeep và khiến hai người thương vong.

Sau đó là ba cuộc tấn công bằng tên lửa Shrike. Chiếc đầu tên bắn tên lửa nhưng lính radar Argentina đã tắt radar khi họ phát hiện tên lửa đã được khai hoả nên không có thiệt hại. Chiếc thứ hai từ bỏ nhiệm vụ khi đang quay lại và hạ cánh tại Brazil, khi vẫn đang mang vũ khí. Chiếc thứ ba bắn và phá huỷ một radar chống máy bay nhỏ.

Mỗi phi vụ đều cần số lượng lớn máy bay Sea Harriers từ các tàu sân bay Hermes và Invincible, hộ tống và hộ trợ tấn công mặt đất, khiến các phi công bị quá tải và hầu như không đạt mục tiêu quân sự.

Ở thời điểm ấy ba phi vụ này giữ kỷ lục thế giới về các cuộc ném bom tầm xa. Kế hoạch và việc thực hiện chiến dịch "Black Buck One" đã được miêu tả trong cuốn Vulcan 607 của Rowland White[8].

Trinh sát radar biển (MRR)

Ngày 1 tháng 11 năm 1973, chiếc đầu tiên trong 9 chiếc B 2 (MRR) được chuyển giao cho Phi đoàn 27 RAF tại Scampton tái hình thành vai trò chính Tuần tra Radar Biển của phi đoàn này. Khác biệt chính ở hình dáng bên ngoài là lớp sơn hoàn thành màu bóng và không có Radar Thám sát Mặt đất (TFR) ở mũi bên dưới cần tiếp nhiên liệu trên không. Lớp sơn bóng hoàn thiện, với lớp sơn xám sáng bên dưới, được lựa chọn vì vai trò thứ hai của nó là lấy mẫu không khí (Air Sampling). Bởi hai nhiệm vụ này đều được thi hành ở độ cao lớn, hệ thống thám sát mặt đất không còn cần thiết.

Chỉ năm chiếc B 2(MRR) có vai trò lấy mẫu không khí, chúng gồm những chiếc XH558 và XH560. Những chiếc máy bay này có thể phân biệt ở những mấu cứng thêm bên ngoài các điểm lắp tên lửa Skybolt. Các mấu cứng thêm này thỉnh thoảng dùng để treo thiết bị Sea Vixen, phần mũi của nó được thay thế bằng mũi mới có đường kính lớn hơn. Một thiết bị ngoài khác, nhưng nhỏ hơn, được đặt ngay bên ngoài cửa thả bánh đáp chính.

Thời cuối thập niên 1970 một số máy bay không có nhiệm vụ lấy mẫu không khí đã được trao đổi với các phi đội có những chiếc máy bay có thời gian hoạt động dài khác.

Tất cả máy bay B 2(MRR) đều được trang bị động cơ Olympus 201 ECUs. Ba trong số đó, XH534, XH537 và XH538 có kiểu cửa hút khí Mk 1 nhỏ hơn. B 2(MRR) bị rút khỏi hoạt động ngày 31 tháng 3 năm 1982, một số chiếc được chuyển đổi thành những máy bay tiếp dầu.

Tiếp dầu trên không

Sau khi cuộc Chiến tranh Falklands chấm dứt, Vulcan được dự định rút lui hoạt động trong Không quân Hoàng gia. Tuy nhiên, việc giải tán Phi đoàn 57 và những chậm trễ trong khả năng hoạt động của chiếc Tristar khiến Không quân Hoàng gia tạm thời không thiếu khả năng tiếp dầu trên không. Như một giải pháp tạm thời, sáu chiếc Vulcan B 2 đã được chuyển đổi thành những chiếc máy bay tiếp dầu trên không và được đưa vào phục vụ trong Phi đoàn 50 từ năm 1982 tới năm 1984.