F-101 рассматривался в качестве временного решения, 'ступеньки' к новому дальнему истребителю. Однако, ко времени окончательного выбора, ВВС переменили свое решение, посчитав, что, так называемый, 'окончательный' дальний истребитель вполне можно получить путем последовательной модернизации 'Вуду'. В частности это означало, что на первых F-101 должна быть предусмотрена установка не только уже существующего оборудования, но и перспективных авионики и двигателей так, чтобы по мере поступления новой, более совершенной авионики уже выпущенные самолеты можно было бы соответствующим образом модернизировать.
Одновременно было решено использовать для запуска 'Вуду' в производство принцип 'сэндвича' (или слоенного пирога). Чтобы ускорить принятие самолета на вооружение, предусматривалось почти сразу после минимальных необходимых испытаний выпустить небольшую серию, одновременно готовя полномасштабное, серийное производство варианта, в который можно было бы быстро внести изменения, продиктованные выявленными недостатками. Таким путем надеялись избежать конструкторских ошибок на возможно ранней стадии и уменьшить стоимость программы устранения возможных недостатков.
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.
