Był jednym z pilotów wykonujących loty doświadczalne na tym samolocie. Od 7 października 1963 do 14 października 1965 (zakończył swój udział w programie X-15) wykonał szesnaście lotów. W 1965 trzykrotnie (29 czerwca, 10 sierpnia i 14 października) wzniósł się na wysokość ponad 80,5 km, którą Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych uznają za granicę kosmosu. Jego rekord wyniósł 85 527 m. W związku z tym przyznano mu status astronauty i otrzymał naszywkę „USAF Astronaut Wings”. 30 listopada 1986 – zakończył czynną służbę wojskową w USAF.
W swojej karierze lotniczej wylatał ponad 12 400 godzin, z czego 9000 na samolotach z napędem odrzutowym. Pilotował 155 typów samolotów.
Był członkiem międzynarodowego Towarzystwa Pilotów Doświadczalnych (Society of Experimental Test Pilots).