1971年3月4日，D-21B开始执行第三次实战任务，同样遭遇失败。D-21B的第四次也是最后一次实战应用是在1971年3月20日，不行的是在飞行过程中突然失踪。根据最近在中国航空博物馆展出的残骸来看，也证明了美国方面多年前的猜测，即该机在执行任务时电气系统出现故障，坠毁在森林里，最后被中国军方获得。
1971年7月，鉴于D-21B的成功率太低，并且军方已经开始部署性能更先进的新一代侦察卫星，所以D-21B研制计划被取消了。NASA从戴维斯-蒙森基地获得了4架D-21B，用于“火箭用复合循环发动机”(RBCC)的空中测试，该发动机可以用于火箭和未来高速飞行平台。后来，NASA有了X-43A高超声速平台，就放弃了D-21B。至此，D-21B的归宿就只有遍布美国各地的博物馆了。
