На таком фоне не удивительно, что финансовых ограничений не было, и выпуск F-100C осуществлялся высокими темпами. Все 476 самолетов были закончены в апреле 1956 года. На вооружении в тактическом командовании F- 100С был быстро сменен на более перспективный F-100D. Большинство самолетов ранней модификации поступили в ВВС Национальной гвардии, которая успешно эксплуатировала их в течение многих лет. Еще несколько F-100C было поставлено в Турцию по программе военной помощи. Несколько F-100C было возвращено тактической авиации к началу 1970 года для подготовки экипажей. Несмотря на меньшую эффективность по сравнению с F-100D, F-100C принял участие в боевых действиях в конце 60-х годов. Несколько эскадрилий национальной гвардии были мобилизованы в 1968 года после захвата флотом КНДР американского разведывательного судно "Пуэбло". Три подразделения из их числа были размещены в Южном Вьетнаме и действовали с баз Пхан Ранг и Туй Хоа до их вывода весной 1969 года.
Последним одноместным вариантом "Супер Сейбра" стал F-100D, который стал и самым многочисленным вариантом, выпущенным в большем количестве, чем все остальные модели вместе взятые. В течение второй половины 50-х годов "Норт Американ" выпустила не меньше 1274 истребителей этого типа.
В отличие от предшествующих вариантов F-100D был чистым истребителем-бомбардировщиком и довольно заметно отличался от своих предшественников. Среди наиболее заметных изменений были: увеличение площади крыла и вертикального оперения; установка дополнительного электронного оборудования, включая систему управления огнем МА-3, автопилота МВ-3 "Минеаполис-Хонивелл", освободивших летчика для выполнения тактической задачи; новая система дозаправки в воздухе и закрылки на консолях. Первые варианты F-100 не имели закрылков – чтобы исключить реверс элеронов, их сдвинули к фюзеляжу. В результате места для посадочной механизации не осталось. Посадочная скорость F-100C доходила до 330 км/ч. В результате на "Супер Доге" и были установлены закрылки со сдувом пограничного слоя и тормозной парашют. Встраиваемое вооружение не изменилось и состояло из четырех 20- мм пушек "Пантиак" М-39Е с 200 патронами на ствол, но варианты внешней нагрузки для F-100D значительно расширились. Максимальная бомбовая нагрузка возросла до 3193 кг в различных комбинациях из ракет "воздух-воздух" AIM-9 "Сайдуиндер", "воздух-земля" AGM-12 "Буллпап", неуправляемых ракет, напалма, обычных и кассетных бомб, а также атомного оружия – бомб Мк.7, Мк.28, Мк.43, Мк.57 и Мк.61. Система дозаправки "штанга-конус" была сохранена как основная.
Начало проектирования F-100D относится к маю 1954 года, когда были выданы требования тактического командования на более эффективную версию истребителя- бомбардировщика. Предложение "Норд Американ" оказалось достаточно обещающим, чтобы получить в октябре 1954 года контракт на начало производства. Производство F-100D (54-2121) началось в июле 1955 года в Инглвуде, Калифония. Этот самолет был принят ВВС США в ноябре согласно плана, но первый полет он совершил 24 января 1956 года. Тем временем в Колумбусе, штат Огайо была подготовлена вторая линия по производству F-100D. Первый из 334 самолетов, собранных этим заводом, поднялся в воздух через шесть месяцев – 12 июня.
Как и первые модели, F-100D имел целый ряд "детских болезней". Многие из них были выявлены во время испытаний на авиабазе ВВС в Эдвардсе, Калифорния. Главной проблемой являлся генератор, обеспечивающий электроэнергией все бортовые системы самолета и оказавшийся очень ненадежным. Точность работы системы управления огнем МА-3 также оказалась ниже желаемой. Связь между системой бомбометания с малых высот AN/AJB-1B и автопилотом МВ-3 оказалась неадекватной. Только с 384-го самолета начались поставки улучшенной модели автопилота.
Двигательная установка: один осевой двигатель "Пратт & Уитни" J-57 Р-21 или Р-21А тягой 4627 кг на боевом режиме и 7258 кг на форсаже; запас топлива во внутренних баках – 4500 л; возможность установки двух 1268-л или 757-л, сбрасываемых баков.
Летные характеристики: максимальная скорость – 1492 км/ч или М=1,39 на высоте 10670 м; 1190 км/ч или М=0,97 на уровне моря; максимальная скороподъемность у земли – 113,79 м/с; боевой потолок – 15636 м; радиус действия с внутренним запасом топлива – 964 км при скорости 945 км/ч на высоте 9000-11000 м; – с внутренним запасом топлива и с шестью бомбами Мк.82 – 448 км; перегоночная дальность – 3172 км.
Вес: пустой – 9361 кг; боевой – 13636 кг; максимальный – 17258 кг. Размеры: размах крыла – 11,82 м; длина (без трубки Пито) – 15,03 м; высота – 4,94 м; площадь крыла – 37,18 м2 ; база шасси – 3,78 м; стреловидность крыла по передней кромке – 45°, по задней – 25°.
Вооружение: четыре 20-мм пушки М-39 с 200 снарядами на ствол и до 2722 кг бомб на внешней подвеске.
Несмотря на эти недостатки, поставки в тактическое воздушное командование начались в конце сентября 1956 года. Первым было перевооружено 405-е крыло истребителей-бомбардировщиков имевших "Сандерстрайки" F-84F. После этого производство быстро нарастало, достигнув своего пика в 1957 финансовом году, когда ВВС приняли 788 F- 100D. Однако, вместе с многочисленными изменениями, вносимыми в самолет во время производства, первые годы службы были отмечены не менее многочисленными программами модернизации.
Как следствие, это не могло ни привести к "разношерстности" парка самолетов. Действительно, такое положение дел сохранялось до середины 60-х годов, когда была предпринята серьезная попытка привести весь парк F-100D к единому стандарту. Эта программа получила обозначение "Хай веэ" (Высокий стандарт) и являлась совместной инициативой ВВС США и "Норт Американ". Предусматривалась модернизация около 700 самолетов за не очень маленькую сумму в 150 млн. долларов. "Хай веэ" проводилась с 1962 года до середины 1965. На один самолет в среднем уходило до двух месяцев работ, и в результате надежность машин значительно улучшилась, а обслуживание самолетов облегчилось.
К этому времени, когда программа "Хай веэ" подходила к концу, "Супер Сейбр" довелось вступить в боевые действия в Юго-Восточной Азии. С начала в небольшом масштабе, но затем, по мере втягивания США в войну, все с большим напряжением.
F-100 был безусловно не новичком в составе Тихоокеанских ВВС США. Подразделения этих истребителей базировались на авиабазах Кадена (Окинава), Итазике (Япония), Кларк (Филиппины), еще с конца 50-х годов. Правда, большинство F-100 из этих подразделений уже были заменены на "Сандерчифы" F-105, но F-100 стал одним из первых боевых самолетов США, размещенным в Южном Вьетнаме после принятия "танкинской" резолюции в августе 1964 года. Несколько самолетов из 615-й эскадрильи тактических истребителей, находившихся на дежурстве на базе Кларк, были переброшены 5 августа на Да-Нанг, где к ним скоро присоединились и другие самолеты, переброшенные с территории США. Вместе они составили смешанную ударную группу Тактического авиационного командования в Юго-Восточной Азии, созданного по решению Объединенного командования штабов.
Вскоре F-100 приняли участие в первой разведывательно-ударной миссии над Лаосом, проведя налет на дорогу №8 и путевой мост Нап, который был ключевой точкой "тропы Хошимина". Всего в налете 14 декабря участвовали 15 самолетов: три RF-101 в качестве разведчиков целей и для регистрации результатов удара; четыре F-105 в качестве бомбардировщиков; восемь F-100 "Супер Сейбр" в качестве "МиГ Кап" (САР – Боевой воздушный патруль). Налет был совершен с базы Да-Нанг, но оказался безуспешным. Неделю спустя F-100 вновь участвовали в налете. Четыре самолета из 428-й эскадрильи тактических истребителей "прошлись" вдоль дороги №8, и опять без результатно из-за плотного зенитного огня и нехватки топлива. Далее участие США в войне быстро разрасталось, и с конца февраля над Южным Вьетнамом были задействованы F-100 и В- 57. Несколько дней спустя, 2 марта "Роллинг Сандер" вновь совершили налет на Северный Вьетнам, и вновь их прикрывали F-100. Далее, по мере усиления ПВО Северного Вьетнама и увеличения "похоронок" на американских пилотов, F-100 все больше перенацеливались на действия над менее защищенными объектами Южного Вьетнама. Здесь F-100, действуя в основном на непосредственной поддержке сухопутных войск, дослужились до июля 1971 года, когда последний "Супер Сейбр" из 35-го тактического крыла с Фан-Ранга был возвращен в США.