D型的座舱盖在前后舱之间增加了隔框。从57-1320号机开始，F-104D均加装了和C型机同样的固定式受油管。1958年11月至1959年8月，所有21架F-104D全部交付第479联队。
F-104F.F-104F是专门为西德空军生产的双座教练机，洛克希德设计代号为483-04-08，用于在洛克希德F-104G战斗机服役之前培训飞行员。该机由F-104D改进而来，换装用于F-104G的J79-GE-11A引擎，换装马丁·贝克弹射座椅，但机身结构未经加强，也未装备全天候雷达。