101A于1954年8月出厂移交，9月时进行第一次试飞，当时达到0.9马赫速度与35000英呎飞行高度。不到一个月后这架飞机就达到1.4马赫的飞行纪录。F-101的战斗机与战斗轰炸机型并未参予任何战争，反倒是侦察机型RF-101曾经参与越战以及进入中国大陆侦察。
设计.F-101採用常规佈局，机翼採后掠40度中单翼，部分后缘前掠增加翼面积。进气口位于机身两侧翼根，使用两具普惠J-57发动机，发动机喷嘴在机身中后段，尾翼採高平尾佈局，平尾採全动式设计，机尾两侧设置减速板。武装