15 января 1952 года "МакДоннелл" получила предварительный контракт от ВВС. Производство в Сент-Луисе началось почти немедленно. Вслед за этим, 11 июня был подписан "нормальный" заказ на определенную сумму. 21 июля состоялась макетная комиссия, ставшая первой из целой серии проведенных в течение нескольких следующих лет. Так комиссия 17-18 марта 1953 года исследовала возможность использования самолета как носителя тактического ядерного оружия.
Так как основой для F-101 послужил XF-88, то опытного самолета в привычном смысле слова не было. Первый F-101 (53-2418) стал одним из 29 самолетов, заказанным в 53-м финансовом году. Этот самолет был сдан ВВС согласно плана в августе 1954 года. Самолет был доставлен на авиабазу Эдвардс, откуда он и совершил свой первый полет 29 сентября. Пилот Боб Литтл в этом полете достиг скорости М=1,07. Соглашение о перемирии в Корее тут же отозвалось на программе "Вуду" – ВВС подошли к запуску в серию нового самолета более осторожно. Это отразилось в мае 1954 года на решении задержать финансирование по F-101A до выполнения испытательных полетов "Категории"-П, что привело к отсрочке серийного производства, хотя уже в конце октября 1954 года "замораживание" было снято за несколько месяцев до начала испытаний "Категории"-Н.
К концу 1954 года еще три F-101A поступили на авиабазу Эдвардс. Они предназначались для испытаний по "Категории-I". Именно на этой стадии стало ясно, что имеется целый ряд проблем. В результате испытаний по "Категории-Н" были выявлены недостатки, некоторые из которых оказалось трудно устранить. Наиболее серьезными недостатками были продольное раскачивание и статическая неустойчивость. В отчете о недостатках упоминались даже примеры того, что самолет просто беспорядочно кувыркался. В результате был установлен активный демпфер на систему управления по тангажу. Таким образом, к 1956 году удалось устранить большинство недостатков. Такой же трудноразрешимой проблемой стал помпаж двигателя J-57. Эта и другие проблемы привели к еще одной задержке производства в мае 1956 года, хотя и на короткое время. Тем не менее темп выпуска F-101 был невысоким в течение почти всего 1956 года, пока ВВС проводили пересмотр проекта. Так продолжалось до ноября, когда последние ограничения были сняты. Но даже после этого, решение ВВС США продолжить работу над F-101 было обусловлено значительными изменениями в программе. Чтобы понять, что же произошло, следует вернуться в март 1952 года.
В это время "МакДоннелл" выдвинула официальный запрос ВВС, в котором предлагалось, чтобы первые 33 "Вуду" имели ограничение по перегрузке 6,33g, после чего следовало переключиться на вариант, способный выдержать 7,33g. Но до осени 1955 года программа испытаний и производства первоначальной модели F-101A велись неритмично, и не было никакой возможности обеспечить необходимую доработку конструкции, начиная ранее 116-го самолета. В результате пришлось рассматривать различные варианты модернизации, включая полную переделку первых 115 машин. Но в конце концов, в июне 1956 года ВВС решили принять первую партию, как она есть. При этом обозначение "А" осталось за первой серией, а самолеты рассчитанные на 7,33g получили обозначение F-101C. Затем, в декабре 1956 года произошло очередное, упомянутое выше изменение программы, обусловившие, что последние 96 из 220 первоначально заказанных F-101A следовало закончить в варианте RF-101 С.
Истребитель представлял собой классический средне- план со стреловидным крылом, двумя турбореактивными двигателями и шасси с передним колесом. В конструкции самолета широко был применен титан – шпангоуты фюзеляжа, обшивка в зоне выхлопа двигателей, подкрепления, стенки и узлы крепления крыла. Крыло имело стреловидность 35° по линии четвертей хорд. Относительная толщина 6% У корня и 4,5% на концах. На верхней поверхности имелись аэродинамические гребни, по задней кромке в центральной части большой наплыв. Элероны смещены от концов крыла. Между элеронами и гондолами двигателей расположены большие щитки, которые могут быть использованы в качестве воздушных тормозов. Обшивка состоит из больших монолитных панелей переменной толщины с подкреплениями.
Фюзеляж овального поперечного сечения. Носовой обтекатель выполнен из диэлектрического материала. Герметичная кабина имеет катапультируемое кресло пилота. Оперение имеет стреловидность 35°. Стабилизатор цельно- поворотный, располагается в верхней части киля. Шасси трехстоечное, с носовым колесом. Сокращение пробега осуществляется за счет закрылков, трех тормозных щитков (один в передней нижней части фюзеляжа) и тормозного парашюта.
Двигательная установка состояла из двух двигателей "Пратт & Уитни" J57-P-13 тягой 5440 кг и 6800 кг на форсаже. Воздухозаборники в корне крыла с острыми входными кромками и с устройствами отвода пограничного слоя. Топливо размещалось в фюзеляжных баках емкостью 9600 л. На самолет возможно было подвесить до трех 1705 л топливных бака. Кроме того, самолет был оснащен системой дозаправки топливом в полете как с помощью телескопической штанги, так и с помощью гибкого шланга. В хвостовой части фюзеляжа располагались две горловины для быстрого слива топлива в аварийных ситуациях.
Вооружение самолета состояло из четырех 20-мм пушек М-39Е. Под фюзеляжем имелось три узла подвески для 1800 кг боевой нагрузки.
1. Носовой обтекатель 2. Антенна локатора 3. Механизм сканирования локатора 4. Шпангоут крепления локатора 5. Створки отсека пробника системы дозаправки 6. Оборудование локатора 7. Гидравлический цилиндр штанги системы дозаправки 8. Выпущенная штанга системы дозаправки в полете 9. Носовой приборный отсек 10. Панель доступа в носовой отсек 11. Измеритель угла атаки 12. Трубка Пито 13. Створки носового отсека шасси 14. Резервуар аварийного тормоза 15. Порт пушки 16. Пол герметичной кабины 17. Труба кондиционера кабины 18. Передняя герметичная перегородка кабины 19. Педали руля направления 20. Приборная стойка 21. Приборная панель 22. Кожух приборной доски 23. Прицел К- 19(Мк.7) 24. Бронированное лобовое стекло 25. Индикатор локатора МА-7 26. Фонарь кабины 27. Поверхностная антенна вмонтированное в фонарь кабины 28. Изголовник 29. Ремни 30. Устройство внешнего открытия фонаря 31. Катапультируемое кресло пилота 32. Рычаги управления 33. Боковая панель кабины 34. Клапан системы наддува кабины 35. Крепление ствола пушки 36. Шарнир стойки шасси 37. Обтекатель ствола пушки 38. Стойка носового шасси 39. Посадочная фара 40. Колеса носового шасси 41. Двузвенник шасси 42. Нижняя антенна 43. Стволы пушек 44. Проводка управления 45. Проти- воперегрузочный клапан 46. Задняя герметичная перегородка кабины 47. Гидравлика фонаря кабины 48. Гаргот фонаря 49. Задний приборный отсек с навигационным и связным оборудованием 50. Шарнир фонаря 51. Панель доступа к патронным магазинам 52. Патронный магазин на 375 выстрелов 53. Рукава боепитания 54. 20-мм пушка М-39 55. Люк выброса гильз 56. Перфорированная панель 57. Кондиционер 58. Гироскопы автопилота 59. Проводка управления 60. Гидроакка- мулятор 61. Плита воздухозаборника 62. Левый воздухозаборник 63. Каркас воздухозаборника 64. Левый гидроаккомуля- тор 65. Стык крыла с фюзеляжем 66. Главный шпангоут крепления крыла 67. Передний фюзеляжный топливный бак (общий запас – 8123 л) 68. Горловина заправки под давлением 69. Топливопроводы 70. Проблесковый огонь 71. Правая консоль крыла 72. Гребень крыла 73. Правый навигационный огонь 74. Неподвижная секция задней кромки крыла 75. Правый элерон 76. Балансир элерона 77. Гидравлика элерона 78. Шарнир главной стойки шасси 79. Правый щелевой закрылок 80. Поднятый приемник наддува баков 81. Шпангоут крепления двигателя и крыла 82. Центральный фюзеляжный бак 83. Трубки топливопроводов 84. Верхняя съемная панель 85. Верхний лонжерон фюзеляжа 86. Задний фюзеляжный бак 87. Кабель системы управления 88. Горловина бака 89. Основание киля 90. Шпангут крепления хвостового конуса 91. Мембрана системы искусственной загрузки органов управления 92. Правый воздушный тормоз (выпущен) 93. Каркас киля 94. Проводка компаса 95. Воздухозаборник 96. Антенна 97. Каркас правого стабилизатора 98. Законцовка киля 99. Килевой навигационный огонь 100. Балансир руля направления 101. Прорез в киле для стабилизатора 102. Шарнир стабилизатора 103. Левый цельноповоротный стабилизатор 104. Набор руля направления 105. Гидравлика стабилизатора 106. Гидравлика руля направления 107. Дренаж баков (справа и слева) 108. Створки парашютного отсека 109. Отсек тормозного парашюта 110. Механизм выпуска парашюта 111. Каркас хвостовой части 112. Проводка системы управления 113. Управление стабилизатором от автопилота 114. Ниша левого воздушного тормоза 115. Гидравлический цилиндр воздушного тормоза 116. Левый воздушный тормоз (выпущен) 117. Термостойкая плита хвостовой части 118. Сопло двигателя 119. Часть сопла двигателя с изменяемым сечением 120. Гидравлика привода изменения сечения сопла 121. Капот двигателя 122. Нижняя панель доступа к двигателю 123. Канал форсажной камеры 124. Форсунки форсажной камеры 125. Задний шпангоут крепления двигателя 126. Левый двигатель "Пратт & Уитни" J57-P-13 127. Канал сброса воздуха 128. Канал сброса воздуха от компрессора 129. Направляющие выпуска закрылка 130. Гидравлика закрылка 131. Нервюры закрылка 132. Левый щелевой закрылок 133. Шарнир главной стойки шасси 134. Гидравлика управления элероном 135. Каркас левого элерона 136. Противовес элерона 137. Фиксированная секция задней кромки крыла 138. Законцовка крыла 139. Левый навигационный огонь 140. Главный лонжерон 141. Нижняя обшивка, усиленная стрингерами 142. Гребень левого крыла 143. Снимаемая панель передней кромки крыла 144. Створки ниши шасси 145. Левое шасси 146. Стойка шасси 147. Гидравлика уборки шасси 148. Передний лонжерон 149. Нервюры 150. Проводка управления элероном 151. Управление от автопилота 152. Стартер-генератор двигателя 153. Ниша шасси 154. Маслобак на 21 л 155. Передний шпангоут крепления двигателя 156. Воздухозаборник компрессора 157. Гидравлический насос 158. Маслорадиатор 159. Центральное тело воздухозаборника 160. Каркас воздухозаборника 161. Крепления главного лонжерона крыла 162. Подвесной топливный бак на 1700 л (два) 163. 900-кг авиабомба Мк.84 164. Ядерная бомба Мк.7 с тротиловым эквивалентом 1 Мт