1964年幻影IIIE开始向法国空军交付，法国空军共接收了192架，该机一直使用到了1988年。由于性能优异。除了法国空军使用外，还出口到许多国家。阿根廷、巴西、黎巴嫩、巴基斯坦、南非、西班牙以及委内瑞拉等国都曾少量进口。

幻影ⅢE总生产量大了很多，达到了523架。60年代中期，一架幻影ⅢE改装了斯奈克玛公司的阿塔09K.6发动机，编号改为幻影ⅢC2。澳大利亚和瑞士在评估了该机后，购买了生产许可证，其中澳大利亚的编号改为幻影ⅢO，在对该机的电子设备进行了改进后开始在国内生产。澳大利亚生产的幻影ⅢO分为截击型和攻击型。澳大利亚政府飞机工厂和联邦飞机厂总共生产了48架截击型和50架攻击型，该机一直使用到1988年才开始从澳大利亚皇家空军中退役，1990年其中的50架还出售给巴基斯坦。

以色列购得幻影ⅢC后，首开幻影空战纪录，1963年8月以色列空军飞行员驾驶幻影ⅢC在巡逻中击落了2架叙利亚的米格-17，后续战果中还包括2倍音速的米格-21，使幻影ⅢC名声大扬。在1967的“六日战争”中，以色列空军把幻影ⅢC的性能发挥到了极限，该年6月5日，以色列空军倾巢出动，以迅雷不及掩耳之势轰炸了埃及、约旦和叙利亚空军的机场，以色列飞行员用幻影ⅢC上的机炮和法制反跑道炸弹把三个国家的军用机场炸得千疮百孔，以色列大获全胜。

价格低廉的幻影ⅢC在战争中的出色表现给世人留下了深刻的印象，达索和幻影也就在这时开始出名。大批的订单开始涌向达索公司，各国空军迫切想感受这种无尾翼三角翼的战斗机带来的优异性能。