Mit dem offiziellen Ende des Delta II Programms hatte die NASA um das Jahr 2010 herum Probleme, einen geeigneten Träger für eine Reihe wissenschaftlicher Nutzlasten zu finden. SpaceX war noch weit davon entfernt, eine serienreife Rakete in der mittleren Leistungsklasse anbieten zu können. In dieser Situation besann man sich darauf, daß noch ausreichend Baugruppen für einige Delta II Raketen bei den Herstellern eingelagert waren, aus denen sich mehrere flugfähige Exemplare montieren ließen. Mangel herrschte lediglich bei den Oberstufen und Boostern. Doch die Missionen, um die es der NASA ging, zielten ohnehin auf eher niedrige bis mittlere Bahnhöhen ab. Und so konnte sich die United Launch Alliance (ULA) noch über einige zusätzliche Startaufträge freuen. Obwohl für die wenigen Einsätze nun extra ein Startkomplex auf der Vandenberg AFB betriebsbereit gehalten werden mußte, was nicht unerhebliche Kosten verursachte. An der US Ostküste gab es ohnehin keinen Delta II Startkomplex mehr.
Die erste Mission, die die NASA auf einer der Raketen gebucht hatte, war die des SMAP (Soil Moisture Active Passive) Satelliten. Dabei stammte die Idee für eine Mission, die mittels Radiometer und hochauflösendem Radar die Feuchte und den gefroren/getaut Zustand des Bodens ermitteln sollte, ursprünglich aus einem Anfang der 2000^er Jahre verfolgten Programm. Das NRC (National Research Council) Earth Science Decadal Survey Panel hatte den Start der Hydros (Hydrosphere State) Mission im Rahmen des Earth System Science Pathfinder (ESSP) Programms für den Zeitraum 2010 bis 2013 empfohlen. Doch im Jahr 2005 mußte die NASA erkennen, daß das Projekt wegen Budgetbeschränkungen nicht realisierbar war. Dabei waren die Ziele der Mission nicht nur rein akademisch-​wissenschaftlicher Natur, sondern sollten vor allem Daten im Hinblick auf den Klimawandel und die Lebensmittelversorgung der Weltbevölkerung liefern. Und so suchte die NASA weiter nach Möglichkeiten, die Mission im Rahmen eines anderen Programms doch noch verwirklichen zu können. 2008 wurde daher die SMAP Mission geboren. Technisch sehr ähnlich zum ursprünglichen Entwurf, realisierte das NASA Jet Propulsion Laboratory den Satelliten nun im eigenen Haus. Das kombinierte L-​Band Instrument des Satelliten konnte nun die Bodenfeuchte mit einer Auflösung von 10 km bestimmen, Frostregionen auf 1 bis 3 km genau.
Der Start der Delta 7320 mit SMAP erfolgte planmäßig am 31.01.2015 von der Vandenberg AFB aus auf einen sonnensynchronen Orbit in 685 km Höhe. Ursprünglich für den 29.01.2015 angesetzt, hatten in letzter Minute aufgekommene Höhenwinde einen Start an diesem Tag vereitelt. Wegen zusätzlich erforderlicher kleiner Reparaturen an der Isolierung der Booster hatte man sich für einen 48– statt 24-​stündigen Turnaround entschieden. Doch dann blieb die Delta II ihrem ausgezeichneten Ruf treu. Die SMAP Mission nahm leider einen anderen Verlauf. Schon kurze Zeit nach Abschluß der Kalibrierungsphase versagte am 07.07.2015 ein Verstärker des L-​Band Radars, womit eines der Hauptinstrumente des Satelliten ausfiel.
Die Masse des Satelliten von unter einer Tonne erlaubte die Mitnahme einiger kleiner CubeSats im Rahmen des ELaNa (Educational Launch of Nanosatellites) Programms. Dazu wurden drei Poly Picosatellite Orbital Deployers (PPODs) an der Zweitstufe der Rakete angebracht, aus denen die insgesamt vier CubeSats des ELaNa-​X Starts ausgestoßen wurden. Dabei handelte es sich um den 3U CubeSat GRIFEX (GEO-​CAPE ROIC In-​Flight Performance Experiment). Ziel des JPL/CalTech Satelliten war die Erprobung von Spezialausrüstung (insbesondere des Read-​Out Integrated Circuit — ROIC) für die geplante GEO-​CAPE (Geostationary Coastal and Air Pollution Events) Mission, die einmal in rascher Abfolge mit ihrem noch zu entwickelnden Panchromatic Fourier Transform Spectrometer (PanFTS) Instrument Untersuchungen der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre und ihrer Verschmutzung unternehmen sollte. Die ExoCube (CP10) Mission basierte ebenfalls auf einem 3U CubeSat des CalPoly (PolySat). Die wissenschaftliche Nutzlast kam hingegen vom GSFC der NASA. Dabei handelte es sich um drei Instrumente, die gemeinsam als EXOS Suite bezeichnet wurden: den Neutral Static Energy Angle Analyzer (NSEAA), den Ion Static Energy Analyzer (ISEAA) und den Total Ion Monitor (TIM). Geplant waren Messungen der Ionendichte. Doch entfaltete sich nach dem Ausstoßen aus dem Startcontainer die Antenne des Satelliten nicht, was die Signalstärke am Boden stark reduzierte und zudem nur Übertragungen mit deutlich verringerter Datenrate zuließ. Dann klappte auch noch einer der Magnetometer-​Ausleger nicht aus. Das Ende der Mission kam, als nach sechs Monaten der Funkkontakt schlagartig abbrach. Schließlich flog noch ein Paar von 1.5U CubeSats des Montana Space Grant Consortium. Bereits 2013 waren zwei dieser FIREBIRD genannten Satelliten gestartet worden. Die Focused Inves­ti­ga­tions of Rel­a­tivis­tic Elec­tron Burst, Inten­sity, Range, and Dynam­ics Mis­sion sollte Daten zu soge­nan­nten „Microbursts“ sam­meln, kurzzeit­i­gen aber inten­siven Strahlungsaus­brüchen inner­halb der Van-​Allen-​Strahlungsgürtel. Die Finanzierung des Unternehmens geschah mit Geldern der National Science Foundation.