对地空导弹阵地的攻击愈演愈烈，9月16日，罗比.莱斯纳中校的好运终于到头了，他率领铁掌小队袭击了传说中的清化大桥附近的一座阵地。之前的一个星期，他使用了完全不同的战术，并作为小队中唯一的高射炮压制机飞行。他在和67TFS中队一起轰炸安快(Yen Khaoi)兵营时被迎面飞来的炮弹击中。他的座舱盖被炸飞，一块红热的弹片烧伤了他的肩膀并刺入了他的座椅头枕。莱斯纳驾驶着他的敞篷F-105成功找到一架KC-135加油机并返航。
在9月16日的这次任务中，他代替另一名飞行员参加了于09:00发起的铁掌任务。早饭后听取简报并和两支小队一起升空，在目标附近分散成双机编队。莱斯纳驾驶的F-105D 61-0127挂载了轰炸扇歌雷达的凝固汽油弹，而他的僚机麦克.史蒂文斯(Mike Stevens)携带了M117炸弹。他们将在目标附近打开加力，先拉起再俯冲投弹，他们几乎是贴着地面飞行的，因此不得不爬升，以避免撞上一座100英尺高的山丘，就在这个时候，莱斯纳的座机被高射炮击中。史蒂文斯警告说他的主油箱起火了，但是莱斯纳继续打开加力，完成投弹后以550节的速度向海上飞去。距离海岸仅3英里时，液压系统失效，导致操纵杆完全向前，飞机不受控制地向下俯冲。莱斯纳落地时，身上仍带着45磅重的救生包，而不是挂在下方的绳索上，很快，他就开始了为期七年的战俘生活。
在发生过几次类似的因失去所有液压油而坠毁的事件后，F-105终于配备了自动锁定装置，以便让尾翼处于水平位置。这样,就算是飞机的液压系统被击中了以后也可以保持水平飞行，而不是向下俯冲并锁定在某一个角度，由此影响飞行员的弹射跳伞。后来，一个更全面的修复措施引入了第三个备用液压系统来提供基本的飞行控制。该系统安装在飞机背部的一个细长的脊状整流罩中。
从1966年初开始，F-105D与F-100F和F-105F共同执行铁掌任务。1966年5月，469TFS中队的58-1161号机队挂载了一枚AGM-45白舌鸟反辐射导弹。六个月后的1966年11月22日，这架飞机在爬升离开目标时发动机失去动力，可能是由于被高射炮击伤。当时，此机携带了两台QRC-160电子干扰吊舱，当飞行员设法将雷公飞到泰国边境后弹射跳伞时，一支搜救队被派去回收吊舱。他们用残骸制造了一个新的吊舱，并创下了可靠性的记录。
在如此出乎意料的恶劣环境中，飞机的生存能力"迫切需要并渴望得到改善"，杰克.布劳顿上校回忆道，"但阻燃剂和后续改进仍然是我们的首要愿望，以防液压完全丧失后飞机猛烈俯冲，因为液压丧失可能导致飞行员无法安全弹射"。飞机的油箱采用自密封设计，内衬阻燃聚氨酯泡沫，而燃油供给管线也得到了更好的保护。
F-105单位还必须紧急采取反地空导弹措施。例如，在9月23日，飞行员首次使用了令人毛骨悚然的"地空导弹脱离"战术。这其中包括发现导弹并转向它，然后在最后一刻脱离来打破雷达锁定。此外飞机上也加装了电子对抗设备，美国海军在使用AN/ALQ-51设备打破扇歌雷达的导弹锁定方面已经取得了一些成功，并于9月16日使用该系统甩掉了6枚地空导弹。
虽然这些设备增加了飞机的生存能力，但是在9月30日，F-105D 61-0117成为了第一架被SA-2导弹击落的雷公。飞行员是334TFS中队的中队长梅尔文.基利安(Melvin Killiam)中校，他当时在宁平大桥上空18000英尺高度飞行，飞机被击中后开始猛烈燃烧，几秒钟后爆炸，基利安当场身亡。
4TFW联队335TFS中队分别于1958年和1960年对B型和D型F-105进行了服役的前高级测试。1965年7月3日，该中队被部署到日本横田空军基地，并于1965年11月3日前往达欺皇家泰国空军基地。19天后，有人拍摄到62-4370号机携带六枚M117炸弹前去北方执行任务。1966年8月7日----五架F-105战机坠毁的那天----此机在轰炸太原的储油设施后不久被一枚100 mm炮弹击中。执行第11次任务的迈克尔.布雷泽尔顿(Michael Brazelton)中尉跳伞被俘。
1965年8月，美国海军进行了另一项实战测试，即德州仪器的AGM-45百舌鸟反辐射导弹，A-4天鹰攻击机在25次发射中仅获得了两次"可能"的命中。导弹在发射前必须预先调整到已知的雷达频率，并在距离目标仅5英里处发射。其导引头将目标数据以音频音调的形式呈现给F-105飞行员，这些音频音调与飞机的姿态指示器相关联，使用俯仰和倾斜操纵杆来提供发射导弹的方向提示。SA-2导弹的操作员很快发现，检测到百舌鸟导弹的发射后，将他们的扇歌或火罐雷达切换到待机模式可以破坏导弹的锁定。
为了使得扇歌雷达长时间开机，以便让RB-47电子侦察机确定其位置，8月31日，12架F-105与一架瑞安147D无人机(SA-2导弹的诱饵)一起飞行。无人机在被击落前成功追踪到了三个发射源的位置，但当F-105冲下去发起攻击时，飞行员们仍然无法通过目视识别伪装良好的地空导弹阵地，结果导致一架67TFS中队的F-105D(61-0185号机)在攻击次要目标的一座桥梁目标时被击落。