วัลแคนถูกใช้งานครั้งแรกกับเอฟ-104 สตาร์ไฟเตอร์ ปืนนี้ยังถูกใช้กับเอฟ-105 ธันเดอร์ชิฟในการต่อสู้กับเครื่องบินมิกของโซเวียตเหนือเวียดนามอีกด้วย มันถูกติดตั้งในเครื่องเอ-7ดี คอร์แซร์ 2 ของกองทัพอากาศที่ซึ่งมันเข้าแทนที่ปืนใหญ่กระบอกคู่ของกองทัพเรือ และต่อมามันก็ถูกนำไปใช้กับเครื่องเอ-7อีของกองทัพเรือ[7] และกับเครื่องบินรบในอนาคต มันถูกออกแบบให้เข้ากับเอฟ-4อี แฟนทอม 2 เอฟ-4 รุ่นก่อนหน้านี้ไม่มีปืนใหญ่เพราะเชื่อว่าขีปนาวุธนั้นทำให้ปืนหมดความจำเป็น ประสบการณ์ต่อสู้ในเวียดนามแสดงให้เห็นว่าปืนก็สามารถมีประสิทธิภาพได้มากกว่าขีปนาวุธนำวิถีในหลายๆ สถานการณ์ และปืนที่ด้านนอกก็ไม่น่าพอใจเท่ากับปืนที่อยู่ภายใน

ต่อมาวัลแคนถูกใส่เข้าไปในรายชื่ออาวุธของเอฟ-106 เดลต้า ดาร์ทบางรุ่นและเอฟ-111 อาร์ดวาร์ค มันยังถูกใช้กับเครื่องบินรบยุคที่สามอย่าง เอฟ-14 ทอมแคท เอฟ-16 ไฟท์ติ้งฟอลคอน และเอฟ/เอ-18 ฮอร์เน็ท เครื่องบินอื่นที่ใช้มันก็มีทั้งเอเอ็มเอ็กซ์ของอิตาลี/บราซิล (เฉพาะของอิตาลีเท่านั้น) และเอฟ-22 แร็พเตอร์ มันถูกใช้เพื่อยิงจากทางด้านข้างของเอซี-119 บ้างก็ใช้กับเอซี-130 และถูกใช้เป็นป้อมปืนที่หางทั้งของเครื่องบินทิ้งระเบิดแบบบี-58 ฮัสท์เลอร์และบี-52 สตราโตฟอร์เทรส

เครื่องมิตซูบิชิ เอฟ-1 ของญี่ปุ่นมีเจเอ็ม61เอ1 วัลแคนพร้อมกระสุน 750 นัดหนึ่งกระบอก[7]

รุ่นแบบสองตำแหน่ง เอสยูยู-16/เอ (หรือเอ็ม12 โดยกองทัพบกสหรัฐฯ) และเอสยูยู-23/เอ (เอ็ม25) ถูกสร้างขึ้นในปีพ.ศ. 2503 มักถูกใช้กับเอฟ-4 รุ่นที่ไม่มีปืน เอสยูยู-16/เอใช้แบบเอ็ม61เอ1 ที่เป็นไฟฟ้าพร้อมกับเครื่องอัดอากาศเพื่อให้มันทำงาน มันทำให้เกิดแรงฉุดทางอากาศพลศาสตร์อย่างมากในความเร็วสูง ในขณะที่ความเร็วต่ำกว่า 644 กิโลเมตร/ชั่วโมงก็ไม่ได้ให้อากาศไหลเวียนพอที่จะให้อัตราการยิงสูงสุด รุ่นต่อมาค่อเอสยูยู-23/เอที่ใช้วัลแคนแบบให้พลังตัวเองจีเอยู-4/เอ พร้อมกับสตาร์ทเตอร์ไฟฟ้าเพื่อเพิ่มความเร็ว ทั้งสองแบบจะดีดปลอกกระสุนเปล่าและกระสุนที่ยังไม่ยิงแทนที่จะนำกลับมาใช้ใหม่ ทั้งสองใช้บรรจุกระสุนได้ 1,200 นัดและน้ำหนักได้ 733 กิโลกรัมและ 780 กิโลกรัมตามลำดับ ในช่วงการใช้งานในสงครามเวียดนามมันได้พิสูจน์ให้เห็นว่าใมันไม่แม่นยำ มันไม่แข็งพอที่จะป้องกันการสะท้อนเมื่อทำการยิง และการใช้อย่างซ้ำๆ อาจทำให้มันแย่ได้

แบบที่มีลำกล้องสั้นกว่ามีชื่อว่าเอ็ม195ถูกพัฒนาขึ้นให้กับเฮลิคอปเตอร์เอเอช-1จี คอบรา แบบนี้มีกล่องกระสุนอยู่ที่ขาหยั่งและทำให้เอช-1 มีระบบการยิงที่ไกลขึ้นก่อนที่จะมีการใช้เอ็ม197

เอ็ม61 ยังถูกใช้โดยกองทัพเรือสหรัฐฯ กับระบบฟาแลงซ์ มาร์ค 15 และระบบป้องกันทางอากาศเอ็ม163 วีเอดีเอส ทั้งสองถูกพิจารณาว่าไม่เพียงพอต่อภัยคุกตามจากขีปนาวุธและอากาศยานในปัจจุบันและถูกแทนที่ด้วยเอฟไอเอ็ม-92 สติงเกอร์และขีปนาวุธอาร์ไอเอ็ม-116