航炮被取消，内部佈置重新调整，部分航电设备有所移动。机内的内部载油量由3,395升减少到2,763升，而机载武器只有两枚AIM-9B响尾蛇导弹，不过保留了早期A型的AN/ASG-14T-1火控系统。该机垂尾面积加大，以保证足够的航向稳定性，且前起落架再次改为向后收起。
F-104C.F-104C是A型的战术攻击型，洛克希德设计代号为483-04-05。该机是针对F-104A航程短、载弹量小的缺点改进设计的，且为满足战术空军司令部的要求。战术空军司令部认为需要一种超音速战术攻