F-106にはハードポイントが両主翼下それぞれ1箇所と胴体下部5箇所の計7箇所ある。F-102と同様に固定機銃は搭載せず、AIM-4E/F/G スーパーファルコン空対空ミサイル、AIR-2A ジニー空対空核弾頭ロケット弾を機内弾薬庫（ウェポンベイ）に搭載する。1969年のシックスシューター計画において、AIR-2Aと置換する形で胴体下部フェアリングにM61バルカン砲の搭載が可能となったが、ごく一部の機体が装備するにとどまった。また、F-102に装備されていた2.75インチ空対空ロケットの発射装置（弾薬庫扉兼用）はF-106では廃止されている。
F-102と同様に無尾翼デルタ翼型式を採っている。主翼には翼端失速を防ぐため前縁にコニカル・キャンバーが付けられ、後縁はエレボンとなっており、昇降舵とエルロンを兼ねた働きをする。胴体は最初からエリアルールが採用され、エアインテークも主翼付け根前縁部付近まで下げて設置したことによって、より洗練されたスタイルとなった。機体尾部では整流フェアリングを撤去したことで、垂直尾翼は全高を大きくすることなく面積を増せるため、翼端をカットした後退翼に変更されている。機首部にはMA-1AWCSを搭載しているが、MA-1AWCSは当時としては複雑なシステムで、真空管を使用することもあって重く、実用化後も改修が実施されている。MA-1AWCSは、半自動地上管制迎撃システム (SAGE) と完全にデータリンクし、F-106の自動操縦システムと組み合わせて追跡コースまたは見越し衝突コースでの自動迎撃が可能となっている。要撃機としての目的に特化して開発された機体であるが、低翼面荷重かつ高推力重量比（同じエンジンを搭載するF-105戦闘爆撃機より翼面積は2倍近く大きく、かつ重量は若干軽い）で、格闘能力も意外に高い（本来は要撃機として開発された訳ではないF-101とは、全く逆の結果になった）。高価で生産数が少ない機体ゆえに制空戦闘機として実戦投入される機会は無かったが、後述の通り仮想敵機として訓練に用いられる事もあり、F-15登場以前のアメリカ空軍で最高の空戦能力を持った戦闘機と評するパイロットも多かった。派生型として、練習機を兼ねる複座型のF-106Bが生産された。複座型が練習機と実戦機を兼ねることはF-102でも試みられたが、サイド・バイ・サイド（並列複座）型式のため操縦席が横に広がり、空気抵抗が増して音速を超えられず、純粋な練習機TF-102Aとなった。F-106Bはそれを反面教師とし、燃料タンクを潰して後部座席を設けるタンデム形式とした。搭載可能燃料が減少し航続距離が短くなったが、それ以外の性能は単座型とほぼ同一である。
『教会の聖母子』では、マリアに三つの異なる役割が与えられている。それは「キリストの母」、「教会の栄光」(en:Church militant and church triumphant)、そして「天界の女王」である。「天界の女王」の役割はマリアがかぶる宝冠によって強調されている。『教会の聖母子』は装飾写本のミニアチュールとほぼ同じ大きさの小作品だが、建物や内装に比べてマリアの身体が非常に大きく、教会にそびえたつかのように描かれている。マリアの頭は教会二階の回廊とほぼ同じ高さにあり、その身長はおよそ5メートルに達すると考えられる。マリアを巨大な女性像で描くのはビザンチン美術の伝統的手法で、ビザンチン美術の影響を受けていたルネサンス黎明期のイタリア人画家ジョットも、同様の手法で1310年ごろに『荘厳の聖母』(en:Ognissanti Madonna) を描いている。マリアの身体を非常に大きく描くことによって、マリアの優れた人格と教会での重要性を表現しようとしたと考えられている。美術史家ティル＝ホルガー・ボルヘルトはこの作品のマリアについて「聖母が教会にいるのではない、聖母こそが教会だという暗喩である」としている。巨大に描かれたマリアは教会そのものを体現、象徴しているという説を最初に唱えたのは、1941年のエルヴィン・パノフスキーである。19世紀の美術史家たちは『教会の聖母子』のマリアが大きく描かれているのは、ヤン・ファン・エイクが若年で技量が未熟だったキャリア初期の作品であるためだと考えていた。現在ではマリアを巨大に描いたのは意図的なものだったと見なされており、写実的に描かれた『宰相ロランの聖母』や『アルノルフィーニ夫妻像』などとは対照的な構成を持つ作品となっている。ただし、写実的に描かれている両作品ではあるが、人物に比べて室内は非常に狭く描かれているように見える。これは描かれている依頼主や、依頼主と聖人との親密な関係を表現することを意図している。ヤン・ファン・エイクがマリアを巨大に描いた別の作品に、ワシントンD.C.のナショナル・ギャラリー・オブ・アートが所蔵する『受胎告知』がある。1434年から1436年ごろに描かれたこの作品では、描かれている建物の建築様式が不明確であるために、マリアとの比較対象となる建物の大きさが判断できない構成になっている。16世紀の画家ヨース・ファン・クレーフェ (en:Joos van Cleve) が『受胎告知』の複製画を制作しているが、おそらくは「この画家の未熟さゆえに」マリアは普通の大きさで写実的に描かれたといわれている。マリアは、聖母マリアが信者の前に顕現する「聖母の出現」の構成で描かれている。このため『教会の聖母子』の失われたパネルには、マリアに向かって跪いて祈りをささげるディプティク制作依頼者の肖像画が描かれていたと考えられている。聖人が信者の前に姿を現すという構図はこの時代の北ヨーロッパ美術作品によく見られるもので、ヤン・ファン・エイクの『ファン・デル・パーレの聖母子』（1434年 - 1436年）も、同様の構図で描かれた作品である。この『ファン・デル・パーレの聖母子』では、聖書を手に祈りを捧げていた依頼主ヨリス・ファン・デル・パーレが一息ついた瞬間に、祈りが具現化したかのように聖母子と聖ゲオルギウス、聖ドナトゥスが顕現する様子が描かれている。