เมื่อวันที่ 8 ตุลาคม พ.ศ. 2491 คณะกรรมการนายทหารอาวุโสของกองทัพอากาศสหรัฐ (USAF) ได้ออกคำแนะนำให้กองทัพอากาศจัดการแข่งขันเพื่อออกแบบเครื่องบินสกัดกั้นรุ่นใหม่ที่จะเข้าประจำการในปี พ.ศ. 2497 โดยเครื่องบินรุ่นใหม่นี้จะถูกเรียกว่า "เครื่องบินสกัดกั้นขั้นสุดยอดปี พ.ศ. 2497" ในเบื้องต้น^{[ 2 ]}สี่เดือนต่อมา ในวันที่ 4 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2492 กองทัพอากาศสหรัฐได้อนุมัติคำแนะนำและเตรียมจัดการแข่งขันที่เกี่ยวข้องในปีถัดไป^{[ 3 ]}ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2492 กองทัพอากาศสหรัฐตัดสินใจว่าเครื่องบินรุ่นใหม่จะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ระบบควบคุมการยิง (FCS) โดยระบบ FCS จะต้องได้รับการออกแบบก่อนโครงสร้างลำตัวเครื่องบินเพื่อให้มั่นใจถึงความเข้ากันได้^{[ 4 ] [ 5 ]}โครงสร้างลำตัวเครื่องบินและระบบ FCS รวมกันเรียกว่าระบบอาวุธ

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2493 กองบัญชาการจัดหาวัสดุทางอากาศ ของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ออกคำขอเสนอราคา (RFP) ไปยัง 50 บริษัทสำหรับ FCS ซึ่งมีผู้ตอบรับ 18 บริษัท ภายในเดือนพฤษภาคม รายชื่อดังกล่าวได้รับการแก้ไขลดลงเหลือ 10 บริษัท ในขณะเดียวกัน คณะกรรมการที่กระทรวงกลาโหมสหรัฐฯ ซึ่งนำโดยพลตรีGordon P. Savilleได้ตรวจสอบข้อเสนอ และแจกจ่ายบางส่วนให้กับ คณะกรรมการวิศวกรรมป้องกันภัยทางอากาศที่นำโดย George E. Valleyหลังจากที่คณะกรรมการให้คำแนะนำแก่คณะกรรมการ Saville ข้อเสนอต่างๆ ก็ถูกลดเหลือเพียงสองบริษัท คือHughes AircraftและNorth American Aviationแม้ว่าคณะกรรมการ Valley จะคิดว่าการมอบสัญญาให้กับทั้งสองบริษัทจะเป็นการดีที่สุด แต่ Hughes ก็ได้รับเลือกโดย Saville และทีมของเขาในวันที่ 2 ตุลาคม พ.ศ. 2493 ^{[ 6 ] [ 7 ]}

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2493 ข้อกำหนดสำหรับโครงสร้างเครื่องบินได้รับการประกาศอย่างเป็นทางการ ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2494 ผู้ผลิตเครื่องบิน 6 รายได้ส่งคำตอบมา 9 รายการ^{[ 7 ]}ในวันที่ 2 กรกฎาคม พ.ศ. 2497 บริษัทที่ตอบรับ 3 บริษัท ได้แก่ Convair, RepublicและLockheedได้รับอนุญาตให้ดำเนินการสร้างแบบจำลอง เมื่อสร้างเสร็จแล้ว การออกแบบทั้งสามแบบจะได้รับการตรวจสอบแข่งขันกัน โดยแบบที่ดีที่สุดจะนำไปสู่การมอบสัญญาการผลิตเพียงฉบับเดียวภายใต้ชื่อโครงการ MX-1554ก่อนข้อกำหนดนี้ Convair ได้ทำการวิจัยเบื้องต้นเกี่ยวกับเครื่องบินปีกสามเหลี่ยมและได้ทดลองออกแบบต่างๆ มากมาย ซึ่งสองแบบอยู่ภายใต้ชื่อP-92 [ ^{8 ] สำหรับ}ยุคนั้น การออกแบบที่ Convair ส่งมานั้นค่อนข้างแปลกใหม่ ไม่เพียงแต่ในแง่ของโครงสร้างปีกสามเหลี่ยมเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการตัดสินใจที่จะบรรทุกกระสุนทั้งหมดไว้ในช่องเก็บอาวุธภายในเพื่อลดแรงต้านด้วย ถึงกระนั้น การออกแบบของ Republic ก็ยังมีความล้ำสมัยยิ่งกว่า โดยเสนอให้ใช้ ระบบขับเคลื่อน แรมเจ็ตเพื่อให้ได้ความเร็วเกิน Mach 3 ^{[ 7 ]}

ในที่สุด การออกแบบของ Convair ก็กลายเป็นตัวเลือกอันดับหนึ่งสำหรับข้อกำหนดดังกล่าว ซึ่งได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการว่าXF-102 Lockheed เลือกที่จะถอนตัวเพื่อมุ่งเน้นไปที่โอกาสอื่น ๆ ในขณะที่การออกแบบของ Republic ถูกตัดสินว่ามีความเสี่ยงทางเทคนิคมากเกินไปที่จะตรงตามกำหนดเส้นตายปี 1954 สำหรับการเข้าประจำการ จึงถูกตัดสิทธิ์ ทำให้ Convair กลายเป็นผู้ชนะโดยพฤตินัย^{[ 6 ] [ 9 ]}การพัฒนาการออกแบบที่แตกต่างกันสามแบบนั้นถือว่ามีค่าใช้จ่ายสูงเกินไปที่จะดำเนินการต่อไป ดังนั้น Convair จึงได้รับอนุญาตให้ดำเนินการในเดือนพฤศจิกายน 1951 ^{[ 10 ]}ตั้งแต่ช่วงแรก เจ้าหน้าที่กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้ตัดสินใจใช้แผน Cook-Craigie สำหรับการผลิตเครื่องบิน ภายใต้แนวคิดนี้ จะมีการสร้างเครื่องมือและสิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตในขณะที่เครื่องบินรุ่นก่อนการผลิตจำนวนเล็กน้อยจะเสร็จสมบูรณ์ โดยมีเป้าหมายเพื่อขจัดความจำเป็นสำหรับโครงการต้นแบบที่ยาวนาน และรวมการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นใด ๆ เข้ากับสายการผลิตแทน อย่างไรก็ตาม หากจำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนที่สำคัญ การเปลี่ยนเครื่องมือก็จะกลายเป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน^{[ 11 ]}ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2494 เพื่อเร่งการพัฒนาเครื่องบิน จึงมีการเสนอให้ติดตั้งเครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท Westinghouse J40 ที่มีกำลังน้อยกว่าให้กับเครื่องบินต้นแบบและเครื่องบินก่อนการผลิต^{[ 12 ]}

ในช่วงต้นปี พ.ศ. 2496 ซึ่งเป็นช่วงที่การสร้างเครื่องบินลำแรกอยู่ในขั้นสูง เป็นที่ชัดเจนว่ามีปัญหาด้านการออกแบบที่สำคัญหลายประการ รวมถึง การทดสอบ ในอุโมงค์ลมที่เผยให้เห็นว่าการคาดการณ์ประสิทธิภาพในช่วงแรกนั้นมองโลกในแง่ดีเกินไป^{[ 13 ]}นอกจากนี้ ยังมีความล่าช้าอย่างต่อเนื่องทั้งในส่วนของ เครื่องยนต์ Curtiss-Wright J67ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ที่ได้รับอนุญาตจากBristol-Siddeley Olympusซึ่งยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา^{[ 14 ]}และระบบควบคุมการบิน MA-1 (เดิมคือMX-1179 ) ^{[ 15 ]}เพื่อแก้ไขปัญหาดังกล่าว ผู้มีอำนาจตัดสินใจจึงสั่งผลิตเครื่องบินชั่วคราวที่มีเครื่องยนต์ J40 และระบบควบคุมการบินที่เรียบง่ายกว่า (ในตอนแรกเรียกว่าE-9 ) ในชื่อF- 102A ^{[ 16 ]}ความล้มเหลวของ J40 นำไปสู่การ ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบเจ็ท Pratt & Whitney J57พร้อมระบบเผาไหม้เพิ่มเติม ซึ่งมี แรง ขับ10,000 ปอนด์-แรง (44 kN) ^{[ 17 ]}แทนที่เครื่องต้นแบบและ F-102A ^{[ 18 ] [ 19 ]}เครื่องบินลำนี้มีจุดประสงค์เพื่อใช้ชั่วคราว จนกว่าจะมีการพัฒนา F-102B ที่ทันสมัยกว่า ซึ่งจะใช้เครื่องยนต์ J67 ที่ทันสมัยกว่า F-102B จะพัฒนาต่อมาเป็น F-106A ซึ่งได้รับฉายาว่า "Ultimate Interceptor" ^{[ 17 ] [ 16 ]} 

เมื่อวันที่ 23 ตุลาคม พ.ศ. 2496 เครื่องบินต้นแบบ YF-102ได้ทำการบินครั้งแรกจากฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์โดยมีริชาร์ด แอล. จอห์นสัน หัวหน้านักบินทดสอบของคอนแวร์เป็นผู้ขับ^{[ 20 ]}อายุการใช้งานในการบินนั้นสั้นมาก เนื่องจากประสบอุบัติเหตุและสูญหายไปเพียงเก้าวันต่อมา ระหว่างความพยายามที่ไม่สำเร็จในการไปถึงความเร็ว Mach 1 อุบัติเหตุซึ่งเกิดจากแรงปะทะอย่างรุนแรง ทำให้จอห์นสันได้รับบาดเจ็บสาหัส^{[ 21 ]}เครื่องบินลำที่สองทำการบินเมื่อวันที่ 11 มกราคม พ.ศ. 2497 ซึ่งยืนยันถึงประสิทธิภาพที่ย่ำแย่ แรงต้านอากาศในช่วงความเร็วเหนือ เสียงสูงกว่าที่คาดไว้มาก และเครื่องบินถูกจำกัดความเร็วไว้ที่ Mach 0.98 (เช่น ความเร็วต่ำกว่าเสียง) โดยมีเพดานบินที่48,000 ฟุต (15,000 เมตร)ซึ่งต่ำกว่าข้อกำหนดมาก^{[ 22 ]}   

ในช่วงกลางปี ​​1953 Convair สรุปว่าจำเป็นต้องดำเนินการเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของ F-102 เพื่อป้องกันการยกเลิก และได้เริ่มดำเนินการออกแบบใหม่ครั้งใหญ่ทันที^{[ 20 ]}มีการตัดสินใจที่จะรวมกฎพื้นที่ ที่เพิ่งค้นพบ ซึ่งการนำไปใช้จะทำให้การผลิตและการบำรุงรักษาเครื่องบินง่ายขึ้นพร้อมกัน^{[ 23 ]}การออกแบบใหม่นี้เกี่ยวข้องกับการยืดลำตัวเครื่องบินออกไป11 ฟุต (3.4 เมตร) โดย "บีบ" บริเวณส่วนกลาง (เรียกว่า " รูปทรง ขวดโค้ก ") พร้อมด้วยแฟริ่งขนาดใหญ่สองอันที่ด้านข้างของหัวฉีดเครื่องยนต์ พร้อมช่องรับอากาศที่ปรับปรุงใหม่และหลังคาห้องนักบินที่แคบลงกว่าเดิม มีการติดตั้งเครื่องยนต์ J57 รุ่นที่ทรงพลังกว่าในขณะที่โครงสร้างเครื่องบินก็เบาลงด้วย^{[ 24 ] [ 25 ]}  

ควบคู่ไปกับความพยายามนี้ ปีกยังได้รับการออกแบบใหม่ให้บางลงและกว้างขึ้น ขอบนำได้รับการปรับรูปทรงใหม่ให้มีลักษณะโค้งลงเป็นรูปกรวย โดยมีจุดยอดอยู่ที่โคน เพื่อปรับปรุงการควบคุมที่ความเร็วต่ำ เนื่องจากส่วนที่โค้งลงยังคงอยู่ภายในกรวยคลื่นกระแทกของขอบนำ การเพิ่มขึ้นของแรงต้านที่ความเร็วเหนือเสียงจึงมีน้อยมาก นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มแผ่นกั้นด้านในแผ่นที่สองในเวลานั้นด้วย^{[ 26 ] [ 27 ]}หลังคาห้องนักบินแบบใหม่ก็ได้รับการนำมาใช้เช่นกัน ในขณะที่หางถูกเลื่อนไปด้านหลังเล็กน้อย ระดับของการเปลี่ยนแปลงที่สามารถนำมาใช้ได้ถูกจำกัดโดยการออกแบบใหม่ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนการพัฒนาที่ก้าวหน้ามาก^{[ 28 ]}อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงโดยรวมที่เกิดขึ้นนั้นมีนัยสำคัญมากจนเครื่องมือประมาณสองในสามจากทั้งหมดประมาณ 30,000 ชิ้นที่สร้างขึ้นเพื่อผลิต YF-102 ถูกทิ้งหรือดัดแปลงก่อนที่การผลิตจำนวนมากจะเริ่มต้นขึ้นด้วยซ้ำ^{[ 21 ]}

เมื่อวันที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2497 เครื่องบินที่ได้รับการปรับปรุงใหม่ลำแรก ซึ่งกำหนดชื่อเป็นYF-102Aได้ทำการบินครั้งแรกเพียง 118 วันหลังจากเริ่มงานออกแบบใหม่^{[ 28 ]}ในวันถัดมา เครื่องบินลำนี้ทำความเร็วเกิน Mach 1  ได้เป็นครั้งแรก^{[ 25 ] [ 29 ]}การออกแบบที่ได้รับการปรับปรุงใหม่แสดงให้เห็นอย่างรวดเร็วว่าสามารถทำความเร็วได้ถึง Mach 1.22 และเพดานบินที่ 53,000 ฟุต (16,000 เมตร)การปรับปรุงประสิทธิภาพเหล่านี้เพียงพอแล้วสำหรับกองทัพอากาศสหรัฐฯ ที่จะตกลงจัดซื้อ F-102 ดังนั้นจึงมีการลงนามในสัญญาการผลิตใหม่ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2497 ^{[ 30 ]}เมื่อวันที่ 24 มิถุนายน พ.ศ. 2498 การบินครั้งแรกของ F-102 รุ่นมาตรฐานการผลิตได้เกิดขึ้น^{[ 31 ]}ตั้งแต่เครื่องบินลำที่ 26 เป็นต้นไป จะมีการติดตั้งหางเสือแนวตั้งที่สูงขึ้น โดยมีพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น 40 เปอร์เซ็นต์ เพื่อชดเชยการสั่นสะเทือนและการขาดการควบคุมทิศทางที่ความเร็วสูง เครื่องบินที่มีอยู่เดิมก็ได้รับการปรับปรุงแก้ไขด้วยการเปลี่ยนแปลงนี้เช่นกัน^{[ 32 ]}   

เครื่องบิน F-102A ที่ผลิตออกมามีระบบ Hughes MC-3 FCS ซึ่งต่อมาได้รับการอัพเกรดเป็น MG-10 ในระหว่างการใช้งาน โดยใช้สำหรับระบุตำแหน่งเป้าหมายของศัตรู กำหนดเส้นทางการสกัดกั้น และควบคุมการใช้งานอาวุธ^{[ 33 ]} F-102 เป็นเครื่องบินขับไล่ลำแรกของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ที่ได้รับการออกแบบโดยไม่มีปืน แต่ใช้ขีปนาวุธเป็นอาวุธหลักแทน^{[ 32 ]}มีช่องเก็บอาวุธภายในแบบสามส่วนใต้ลำตัวสำหรับขีปนาวุธอากาศสู่อากาศ อาวุธเริ่มต้นคือขีปนาวุธ GAR-1/2/3/4 ( ต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็น AIM-4 ) Falcon จำนวนสามคู่ซึ่งรวมถึง รุ่น นำวิถีด้วยอินฟราเรดและรุ่นนำวิถีด้วยเรดาร์กึ่งแอคทีฟประตูของช่องด้านหน้าทั้งสองช่องมีท่อสำหรับจรวดอากาศแบบพับได้ 12 ลูก รวมเป็น 24 ลูก "FFAR" โดยในตอนแรกติดตั้งจรวดขนาด 2 นิ้ว (51 มม.) และต่อมา เปลี่ยนเป็นขนาด 2.75 นิ้ว (70 มม.) ^{[ 34 ]}ต่อมา F-102 ได้รับการปรับปรุงเพื่อให้สามารถบรรทุกขีปนาวุธ นิวเคลียร์ GAR-11/AIM-26 Falcon ได้มากถึงสองลูกในช่องกลาง^{[ 35 ]}ขนาดที่ใหญ่ขึ้นของอาวุธนี้ทำให้ต้องออกแบบประตูช่องกลางใหม่โดยไม่มีท่อจรวด มีการพิจารณาแผนการติดตั้ง จรวดนิวเคลียร์ MB-1 Genieเข้ากับการออกแบบ แต่ถึงแม้ว่าจะมีการทดสอบยิง Genie จาก YF-102A ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2499 แต่ก็ไม่เคยนำมาใช้^{[ 36 ] [ 37 ]}  

เครื่องบิน F-102 ได้รับการดัดแปลงครั้งใหญ่หลายครั้งในระหว่างอายุการใช้งาน โดยเครื่องบินส่วนใหญ่ได้รับการติดตั้งระบบ ค้นหาและติดตามด้วยอินฟราเรด เครื่องรับสัญญาณเตือนเรดาร์ ทรานสปอน เดอร์ ขอบฟ้าเทียมสำรองและการปรับปรุงระบบควบคุมการยิง^{[ 38 ] [ 39 ]}รุ่นสนับสนุนระยะใกล้ที่เสนอ (ไม่เคยสร้าง) จะรวมปืนกล Gatling ภายใน และจุดยึดระเบิดเพิ่มเติมอีกสองจุด เสริมจากจุดยึดใต้ปีกสองจุดที่ติดตั้งในเครื่องบิน F-102 รุ่นผลิตทั้งหมดสำหรับถังเชื้อเพลิงสำรอง (การใช้งานดังกล่าวทำให้เครื่องบินมีสมรรถนะต่ำกว่าเสียง^{[ 40 ]} ) เพื่อแก้ไขปัญหานี้ จึงมีการติดตั้งถังเชื้อเพลิงภายในขนาดใหญ่ขึ้นและ ท่อ เติมเชื้อเพลิงกลางอากาศ^{[ 38 ]}

เพื่อตอบสนองต่อคำขอของกองทัพอากาศสหรัฐฯ สำหรับเครื่องบินฝึกสองที่นั่งแบบพิเศษ Convair เริ่มพัฒนา TF-102A ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2495 ^{[ 41 ]}การออกแบบที่นั่งแบบเคียงข้างกัน ซึ่งเป็นที่นิยมในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2493 (และใช้กับเครื่องบินCessna T-37 ของอเมริกา , Hawker Hunter T.7 ของอังกฤษ และLightning T.4 ของอังกฤษ เป็นต้น) จะต้องมีการออกแบบห้องนักบินใหม่และจมูกที่กว้างเกือบเท่ากับเครื่องบินโดยสาร Convair 340 การพัฒนาถูกระงับไว้แม้ว่าจะได้รับอนุญาตเมื่อวันที่ 16 เมษายน พ.ศ. 2496 จนกว่าปัญหาเกี่ยวกับแบบจำลองเครื่องบินรบจะได้รับการแก้ไขอย่างเพียงพอ คำสั่งซื้ออย่างเป็นทางการครั้งแรกสำหรับ TF-102A ออกในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2497 และเที่ยวบินปฐมฤกษ์เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2498 ^{[ 42 ]}จมูกแบบใหม่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน ซึ่งแหล่งที่มาถูกตรวจสอบพบว่ามาจากหลังคาห้องนักบินที่โป่งออก มีการเพิ่มตัวสร้างกระแสลมวนไว้ที่ด้านบนของหลังคาห้องนักบินเพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนที่เริ่มขึ้นที่ความเร็วประมาณ Mach 0.72 ^{[ 43 ] [ 44 ]}ท่อรับอากาศได้รับการปรับปรุงใหม่เนื่องจากช่องรับอากาศถูกจัดตำแหน่งใหม่ แม้จะมีการเปลี่ยนแปลงมากมาย เครื่องบินก็ยังสามารถปฏิบัติการรบได้ แม้ว่ารุ่นนี้จะช้าลงตามที่คาดไว้ โดยทำความเร็วได้เพียงระดับต่ำกว่าเสียงเท่านั้น^{[ 45 ]}ในที่สุดก็มีการผลิต TF-102A ทั้งหมด 111 ลำ^{[ 46 ]}

ข้อจำกัดด้านการออกแบบและเทคนิคจำนวนมากของ F-102 นำไปสู่การเสนอเครื่องบินรุ่นใหม่ที่จะมาแทนที่ ซึ่งในตอนแรกเรียกว่า F-102B "Ultimate Interceptor" การออกแบบที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งในที่สุดเครื่องยนต์เจ็ท Curtiss-Wright J67 ที่เสนอไว้ถูกแทนที่ด้วยPratt & Whitney J75นั้น ได้มีการเปลี่ยนแปลงด้านอากาศพลศาสตร์มากมาย (รวมถึงช่องรับอากาศแบบปรับได้) จนกลายเป็นเครื่องบินใหม่โดยสิ้นเชิง และด้วยเหตุนี้จึงได้รับการกำหนดชื่อใหม่และผลิตในชื่อ F-106 Delta Dart Convair ยังใช้การออกแบบปีกแบบเดลต้าในเครื่องบินทิ้งระเบิด Convair B-58 Hustler ระดับความเร็วเหนือเสียง Mach 2 อีกด้วย

ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2499 การใช้งานจริงของ F-102A เริ่มขึ้น โดยหน่วยแรกที่ติดตั้งเครื่องบินประเภทนี้คือฝูงบินขับไล่สกัดกั้นที่ 327ซึ่งประจำการอยู่ที่ฐานทัพอากาศจอร์จใน ตอนแรก ^{[ 36 ] [ 47 ]}ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2491 ฝูงบินที่ 327 ถูกย้ายไปประจำการที่ฐานทัพอากาศทูเลบนเกาะกรีนแลนด์ซึ่งเป็นฐานทัพทางเหนือสุดของกองทัพอากาศสหรัฐฯ ทำให้สามารถสกัดกั้นเครื่องบินโซเวียตได้ในระยะทางที่ไกลขึ้นจากแผ่นดินใหญ่ของสหรัฐอเมริกา^{[ 48 ]}หน่วยอื่นๆ ในต่างประเทศ เช่นกองทัพอากาศสหรัฐฯ ในยุโรป (USAFE) และฝูงบินขับไล่สกัดกั้นที่ 57 ซึ่งประจำการอยู่ที่เคฟลาวิกประเทศไอซ์แลนด์ก็ได้นำเครื่องบินประเภทนี้มาใช้เช่นกัน และใช้ F-102 ในบทบาทการสกัดกั้นไปจนถึงต้นทศวรรษ พ.ศ. 2513 จนกระทั่งถูกแทนที่ด้วยเครื่องบินขับไล่รุ่นใหม่กว่า^{[ 49 ]}การสกัดกั้นโดยทั่วไปรวมถึงเที่ยวบินลาดตระเวนระยะไกลของโซเวียตและเครื่องบินทิ้งระเบิดลาดตระเวนเหนือมหาสมุทรแอตแลนติกรวมถึงเครื่องบินต่างๆ ที่บินไปและกลับจากคิวบา^{[ 50 ]}

ชื่อทางการของ F-102 คือ "Delta Dagger" ซึ่งไม่เคยถูกนำมาใช้ในภาษาพูดทั่วไป โดยเครื่องบินลำนี้เป็นที่รู้จักกันโดยทั่วไปในชื่อ "Deuce" ^{[ 31 ]} TF-102 เป็นที่รู้จักในชื่อ "Tub" เนื่องจากลำตัวเครื่องบินที่กว้างกว่าเพื่อรองรับการจัดที่นั่งคู่แบบเคียงข้างกัน^{[ 51 ]}

ในช่วงหลายทศวรรษที่เครื่องบิน F-102A ประจำการอยู่นั้น มีการออกแบบปีกใหม่หลายแบบเพื่อทดลองการเพิ่มความโค้งแบบทรงกรวยให้กับปีก ในที่สุด การออกแบบที่เลือกใช้ก็ช่วยเพิ่มพื้นที่ของแพนหางเสือ ลดความเร็วในการขึ้นบิน ปรับปรุงอัตราส่วนแรงยกต่อแรงต้าน (L/D) ในความเร็วเหนือเสียง และเพิ่มเพดานบินของเครื่องบินเป็น56,000 ฟุต (17,000 เมตร)อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการปรับเปลี่ยนประตูของล้อลงจอดเนื่องจากการออกแบบปีกใหม่  

ในปี 1960 กองบัญชาการป้องกันภัยทางอากาศ (ADC) มีเครื่องบิน F-102 Delta Dagger เข้าประจำการ ตลอดช่วงทศวรรษ 1960 เครื่องบิน TF-102 และ F-102 จำนวนมากของ ADC ประจำการอยู่ที่ฐานทัพอากาศเพอร์รินรัฐเท็กซัส เพื่อวัตถุประสงค์ในการฝึกนักบิน F-102 รุ่นใหม่ นอกจากนี้ยังใช้เป็นแหล่งฝึกบินสำหรับนักบินที่จะไปขับเครื่องบินทิ้งระเบิด B-58 Hustler ให้กับกองบัญชาการยุทธศาสตร์ทางอากาศ (SAC) อีกด้วย

เครื่องบินประเภทนี้ยังคงใช้งานเป็นจำนวนมากในหน่วยของกองทัพอากาศและกองกำลังพิทักษ์อากาศแห่งชาติไปจนถึงช่วงทศวรรษ 1970 จอร์จ ดับเบิลยู บุชซึ่งต่อมาเป็นประธานาธิบดีของสหรัฐอเมริกาได้บินเครื่องบิน F-102 ในกลุ่มขับไล่สกัดกั้นที่ 147 ซึ่งประจำการอยู่ที่ฐานทัพอากาศเอลลิงตันในฮูสตัน รัฐเท็กซัสในฐานะส่วนหนึ่งของ การรับราชการ ในกองกำลังพิทักษ์อากาศแห่งชาติของรัฐเท็กซัสตั้งแต่ปี 1968 ถึง 1972 ^{[ 52 ]}

เครื่องบิน F-102 ถูกใช้ในสงครามเวียดนาม โดยบินลาดตระเวนขับไล่และทำหน้าที่คุ้มกันเครื่องบินทิ้งระเบิด เครื่องบินทั้งหมด 14 ลำสูญหายในเวียดนาม: หนึ่งลำจากการต่อสู้ทางอากาศ^{[ 53 ]}หลายลำจากการยิงภาคพื้นดิน และที่เหลือจากอุบัติเหตุ

ในขั้นต้น ฝูงบิน F-102 เริ่มถูกส่งไปยังฐานทัพในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ในปี พ.ศ. 2505 หลังจากเรดาร์ภาคพื้นดินตรวจพบว่าอาจเป็นเครื่องบินทิ้งระเบิดIl-28 "Beagle" ของกองทัพอากาศประชาชนเวียดนามเหนือ (VPAF) ซึ่งถือเป็นภัยคุกคามที่น่าเชื่อถือในช่วงเวลานั้น เครื่องบิน F-102 ถูกส่งไปยังประเทศไทยและประเทศใกล้เคียงอื่นๆ เพื่อสกัดกั้นเครื่องบินเหล่านี้หากพวกมันคุกคามเวียดนามใต้^{[ 54 ]}

ต่อมา การโจมตีด้วยเครื่องบินทิ้ง ระเบิด Boeing B-52 Stratofortressซึ่งมีรหัสว่า"Arc Light"ได้รับการคุ้มกันโดยเครื่องบิน F-102 ที่ประจำการอยู่ในสมรภูมิรบ ในระหว่างภารกิจหนึ่ง เครื่องบิน F-102 ลำหนึ่งถูกยิงตกโดยเครื่องบินMikoyan-Gurevich MiG-21 ของ กองทัพอากาศเวียดนามเหนือ โดยใช้ขีปนาวุธนำวิถีความร้อนAA-2 Atoll เครื่องบิน MiG บินเข้ามาโดยไม่ถูกตรวจพบ และเครื่องบิน F-102 ลำหนึ่งถูกยิงด้วยขีปนาวุธอากาศสู่อากาศ ซึ่งไม่ระเบิดทันที แต่ยังคงฝังอยู่ในส่วนท้ายของเครื่องบิน ทำให้เกิดปัญหาด้านเสถียรภาพ ขณะที่นักบินรายงานปัญหาให้เพื่อนร่วมทีมทราบ เพื่อนร่วมทีมสังเกตเห็นว่าขีปนาวุธ Delta Dagger ที่เสียหายระเบิดกลางอากาศ ทำให้นักบินเสียชีวิต^{[ 55 ]}นี่เป็นการสูญเสียจากการโจมตีทางอากาศเพียงครั้งเดียวของเครื่องบิน F-102 ในช่วงสงครามเวียดนาม นักบิน F-102 อีกคนยิงขีปนาวุธ AIM-4 ใส่เครื่องบิน MiG-21 ที่กำลังบินออกไป แต่ไม่มีการบันทึกการยิงโดนเป้าหมาย

เครื่องบิน F-102 ถูกนำไปใช้ในภารกิจโจมตีภาคพื้นดินเป็นครั้งคราว แต่ก็ประสบความสำเร็จในระดับจำกัด แม้ว่าทั้งตัวเครื่องบินและการฝึกนักบินจะไม่ได้ออกแบบมาเพื่อภารกิจนั้นก็ตาม เครื่องบิน F- 102 ของฝูงบินขับไล่สกัดกั้นที่ 509 (FIS) เดินทางมาถึง ฐานทัพอากาศดานังจากฐานทัพอากาศคลาร์กประเทศฟิลิปปินส์ เมื่อวันที่ 4 สิงหาคม พ.ศ. 2507 ^{[ 56 ]}เครื่องบินขับไล่สกัดกั้นลำนี้ติดตั้งปืน FFAR ขนาด 2.75 นิ้ว (70 มม.) จำนวน 24 กระบอกที่ประตูช่องเก็บปืนในลำตัวเครื่องบิน ซึ่งสามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพกับเป้าหมายของเวียดนามเหนือหลายประเภทในเวลากลางวัน ในเวลากลางคืน การใช้ขีปนาวุธ Falcon ที่ติดตามความร้อนร่วมกับ IRST (Infrared Search & Track) ที่ติดตั้งอยู่ด้านหน้าของ F-102 นั้นอันตรายน้อยกว่า ดังนั้นจึงมักทำการโจมตีแบบก่อกวนในเวลากลางคืนตามเส้นทางโฮจิมินห์^{[ 57 ]}เครื่องบิน F-102A บางลำได้รับการดัดแปลงให้สามารถติดตั้งขีปนาวุธ AIM-26 Super Falcon หนึ่งลูกในช่องด้านข้างแต่ละช่อง แทนที่จะเป็นขีปนาวุธ AIM-4 Falcon สองลูกแบบเดิม การปฏิบัติการด้วยเครื่องบิน F-102A และ TF-102A สองที่นั่ง (ซึ่งใช้ในบทบาทควบคุมการโจมตีทางอากาศล่วงหน้า เนื่องจากที่นั่งสองที่และ จรวดขนาด 2.75 นิ้ว (70 มม.)ทำให้มีความอเนกประสงค์ที่ดีสำหรับภารกิจ) ยังคงดำเนินต่อไปในเวียดนามจนถึงปี 1968 เมื่อเครื่องบิน F-102 ทั้งหมดถูกส่งกลับไปยังสหรัฐอเมริกา   

ในช่วงปี 1973 เครื่องบิน 6 ลำถูกดัดแปลงเป็นโดรนเป้าหมายในชื่อ QF-102A และต่อมาเป็น PQM-102B (จำลองเครื่องบินรบ MiG-21 ที่เป็นภัยคุกคาม) ภายใต้โครงการ Full Scale Aerial Target (FSAT) ที่รู้จักกันในชื่อPave Deuce [ ^{70 ] [ 71 ] ใน}ที่สุด โครงการนี้ได้ดัดแปลงเครื่องบิน F-102 หลายร้อยลำเพื่อใช้เป็นโดรนเป้าหมายสำหรับเครื่องบินรบรุ่นใหม่ รวมถึงการทดสอบระบบขีปนาวุธ Patriot ของกองทัพบกสหรัฐฯ ^{[ 72 ]}

เครื่องบิน F-102 และ TF-102 ถูกส่งออกไปยังต่างประเทศทั้งตุรกีและกรีซ เครื่องบิน F-102 ของตุรกีได้เข้าร่วมภารกิจการรบในระหว่างการรุกรานไซปรัสของตุรกี ในปี 1974 มีการอ้างว่ามีการปะทะกันทางอากาศระหว่างเครื่องบินF-5 ของกรีซ และเครื่องบิน F-102 ของตุรกีเหนือทะเลอีเจียนในระหว่างการรุกรานของตุรกี บรรณาธิการเว็บไซต์ชาวกรีก Demetrius Stergiou อ้างว่าเครื่องบิน F-5 ของกรีซยิงเครื่องบิน F-102 ของตุรกีตกสองลำ ในขณะที่ฝ่ายตุรกีอ้างว่าเครื่องบิน F-102 ของพวกเขายิงเครื่องบิน F-5 ของกรีซตกสองลำ^{[ 73 ]}อย่างไรก็ตาม ทั้งกรีซและตุรกียังคงปฏิเสธอย่างเป็นทางการว่าไม่มีเครื่องบินลำใดสูญเสีย เครื่องบิน F-102 ถูกปลดประจำการจากกองทัพอากาศของทั้งสองประเทศในที่สุดในปี 1979

ในปี 1976 เครื่องบิน F-102 ถูกปลดประจำการจากกองทัพสหรัฐฯ ขณะที่โดรน QF-102A/PQM-102B ลำสุดท้ายถูกปลดประจำการในปี 1986 ณ ปี 2023 ไม่มีเครื่องบิน F-102 ลำใดที่ยังอยู่ในสภาพที่สามารถบินได้ แม้ว่าจะมีหลายลำที่จัดแสดงอยู่ในพิพิธภัณฑ์หรือจัดแสดงถาวรเป็นสัญลักษณ์ประจำทางเข้าฐานทัพอากาศและกองกำลังพิทักษ์อากาศแห่งชาติก็ตาม

เอฟ-102เอ

• 56-1266 – สตีเฟนวิลล์ นิวฟาวนด์แลนด์เครื่องบินลำนี้เคยเป็นของฝูงบินขับไล่สกัดกั้นที่ 59 ของสหรัฐฯ ที่กูสเบย์ (แฮปปี้แวลลีย์) ลาบราดอร์^{[ 80 ]}

เอฟ-102เอ

• 56-1125 – ฟลูเกาส์สเตลลุง ปีเตอร์ จูเนียร์ .

เอฟ-102เอ

• 56-1106 – ฐานทัพอากาศทานากรา
• 56-1232 – ฐานทัพอากาศลาริสซา^{[ 81 ]}

เอฟเอฟ-102เอ

• 56-2355 – พิพิธภัณฑ์กองทัพอากาศเฮลเลนิกทาโตอิ^{[ 82 ]}
• 55-4035 – พิพิธภัณฑ์กองทัพอากาศเฮลเลนิกทาโตอิ^{[ 83 ]}

เอฟ-102เอ

• 56-1052 – จัดแสดงที่ พิพิธภัณฑ์การทหาร แห่งชาติ Soesterberg อดีตเครื่องบินกรีก ทาสีเป็น 56-1032, 32nd FIS USAF ^{[ 84 ]}

เอฟ-102เอ

• 55-3386 – พิพิธภัณฑ์การบินอิสตันบูล^{[ 85 ]}

เอฟเอฟ-102เอ

• 56-2368 – พิพิธภัณฑ์การบินอิสตันบูล^{[ 86 ]}

วายเอฟ-102เอ

• 53-1787 – พิพิธภัณฑ์ทหารอากาศที่Jackson Barracks เมืองนิวออร์ลีนส์ รัฐลุยเซียนา^{[ 87 ]}
• 53-1788 – พิพิธภัณฑ์การบินแคโรไลนาส์ชาร์ลอตต์ รัฐนอร์ทแคโรไลนา

เอฟเอฟ-102เอ

• 54-1351 – พิพิธภัณฑ์การบินทหารเซลฟริดจ์ , ฐานทัพอากาศเซลฟริดจ์ , เมาท์เคลเมนส์,มิชิแกน^{[ 88 ]}
• 54-1353 – เซ็นจูรีเซอร์เคิลที่ฐานทัพอากาศเอ็ดเวิร์ดส์ใกล้เมืองโรซามอนด์ รัฐแคลิฟอร์เนีย^{[ 89 ]}
• 54-1366 – พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศปิมาตั้งอยู่ติดกับฐานทัพอากาศเดวิส-มอนทานในเมืองทูซอน รัฐแอริโซนา^{[ 90 ]}
• 56-2317 – พิพิธภัณฑ์การบินกริสซอมฐานทัพอากาศสำรองกริสซอม (อดีตฐานทัพอากาศกริสซอม ) เปรูอินเดียนา^{[ 91 ]}
• 56-2337 – พิพิธภัณฑ์การบินฟอร์ตเวิร์ธฟอร์ตเวิร์ธ เท็กซัส^{[ 92 ]}
• 56-2346 – พิพิธภัณฑ์ทหารรักษาการณ์แห่งชาติเพน ซิลเวเนีย กองบัญชาการรักษาการณ์แห่งชาติเพ นซิล เวเนีย ฟอร์ตอินเดียนทาวน์แกป เพนซิลเวเนีย (เครื่องบินลำนี้ประจำการอยู่ที่กองทัพอากาศแห่งชาติเพนซิล เวเนีย ประจำ กลุ่มขับไล่สกัดกั้นที่ 112 สนามบินนานาชาติพิตต์สเบิร์ก โคราโอโพลิส เพนซิลเวเนียตั้งแต่ปี 1960 ถึง 1974 และยืมมาจากพิพิธภัณฑ์แห่งชาติกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกา) ^{[ 93 ]}
• 56-2352 – พิพิธภัณฑ์การบินภาคใต้เบอร์มิงแฮม อลาบามา^{[ 94 ]}
• 56-2353 – หอสมุดและพิพิธภัณฑ์อนุสรณ์สถานกองกำลังรักษาการณ์แห่งชาติวิสคอนซินโวลค์ฟิลด์แคมป์ดักลาสวิสคอนซิน
• 56-2364 – พิพิธภัณฑ์การบินคาสเซิลแอทวอเตอร์ รัฐแคลิฟอร์เนีย^{[ 95 ]}

เอฟ-102เอ

• 53-1801 – สถานีโจ ฟอสส์ ฟิลด์ กองกำลังป้องกันทางอากาศแห่งชาติ ( สนามบินภูมิภาคซูฟอลส์ ) - กองบินขับไล่ที่ 114 ซูฟอล ส์เซาท์ดาโคตา
• 53-1804 – ฐานทัพอากาศแห่งชาติเฟรสโน - กองบินขับไล่ที่ 144 , เฟรสโน,แคลิฟอร์เนีย
• 53-1816 – พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์การทหารเมืองบอยซี รัฐ ไอดาโฮ

• 54-1405 – พิพิธภัณฑ์ยุทธศาสตร์การบินและอวกาศแอชแลนด์ เนแบรสกา^{[ 96 ]}
• 54-1373 – ฐานทัพอากาศฮิกแคม , โฮโนลูลู,ฮาวาย
• 55-3366 – พิพิธภัณฑ์การบินแปซิฟิกเกาะฟอร์ดโฮโนลูลูฮาวาย^{[ 97 ]}
• 56-0984 – พิพิธภัณฑ์ Wings Over the Rockies (อดีตฐานทัพอากาศ Lowry ) เดนเวอร์โคโลราโด^{[ 98 ]}
• 56-0985 – ฐานทัพอากาศแห่งชาติแมคเอนไทร์รัฐ เซา ท์แคโรไลนา

• 56-0986 – พิพิธภัณฑ์ การ บินMAPS สนามบินภูมิภาค Akron-Cantonรัฐโอไฮโอ^{[ 99 ]}
• 56-1017 – พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศเซาท์ดาโคตาฐานทัพอากาศเอลส์เวิร์ธแรพิดซิตี้ เซาท์ดาโคตา^{[ 100 ]}
• 56–1053 (ทาสีเป็น 56–1274) – อุทยานมรดกอะแลสกาฐานทัพอากาศเอล์มเอนดอร์ฟอะแลสกา
• 56-1105 – สวนไลออนส์ในเมืองเกรตฟอลส์ รัฐมอนแทนา
• 56-1109 – ฐานทัพอากาศปีเตอร์สัน , โคโลราโดสปริงส์,โคโลราโด
• 56-1114 – พิพิธภัณฑ์การบิน March Field , March ARB (อดีตMarch AFB ), ริเวอร์ไซด์,แคลิฟอร์เนีย^{[ 101 ]}
• 56-1115 – ฐานทัพอากาศแฟร์ไชลด์ , สโปเคน,วอชิงตัน
• 56-1134 – กองบัญชาการป้องกันภัยทางอากาศแห่งรัฐแอริโซนาเมืองทูซอน รัฐแอริโซนา
• 56-1140 – พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งแคลิฟอร์เนียอดีตฐานทัพอากาศแมคเคล^แลนแซคราเมนโตแคลิฟอร์เนีย^{[ 102} ]
• 56-1151 – พิพิธภัณฑ์การบินฐานทัพอากาศโรบินส์วอร์เนอร์ โรบินส์รัฐจอร์เจีย^{[ 103 ]}
• 56-1219 – พิพิธภัณฑ์การบินเอ็มไพร์สเตทสนามบินสเกเนคทาดีเคาน์ตีนิวยอร์ก
• 56-1252 – ฐานทัพสำรองร่วมเอลลิงตันฟิลด์ ฮิ วสตัน รัฐเท็กซัส จอร์จ ดับเบิลยู. บุช ว่าที่ประธานาธิบดีสหรัฐฯ เคยขับเครื่องบินรุ่นนี้กับฝูงบินขับไล่สกัดกั้นที่ 147 ฝูงบินขับไล่สกัดกั้นที่ 111 แห่งกองกำลังพิทักษ์อากาศแห่งรัฐเท็กซัส ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 เครื่องบินลำนี้ติดตั้งอยู่บนเสาที่ยื่นออกมาจากห้องเผาไหม้ และมีชื่อของเขาอยู่บนหลังคาห้องนักบิน
• 56-1264 – พิพิธภัณฑ์อาวุธยุทโธปกรณ์กองทัพอากาศ ฐานทัพอากาศเอ็กกลินวัลปาไรโซ รัฐฟลอริดา

• 56-1268 – พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศซานดิเอโก , เอลคาจอน,แคลิฟอร์เนีย
• 56-1273 – หอสมุดและพิพิธภัณฑ์อนุสรณ์สถานกองกำลังรักษาการณ์แห่งชาติวิสคอนซินโวลค์ฟิลด์แคมป์ดักลาสวิสคอนซิน
• 56-1282 – พิพิธภัณฑ์การขนส่งและอุตสาหกรรมแห่งอะแลสกา เมือง วาซิลลา รัฐอะแลสกา
• 56–1325 (ทาสีเป็น 56–1476) – ฐานทัพอากาศแห่งชาติมินนิโซตามินนิอาโปลิส มินนิโซตา^{[ 104 ]}
• 56-1368 – พิพิธภัณฑ์การบินเอเวอร์กรีนแมคมินวิลล์ รัฐโอเรกอน^{[ 105 ]}
• 56-1393 – พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศปิมาตั้งอยู่ติดกับฐานทัพอากาศเดวิส-มอนทานในเมืองทูซอน รัฐแอริโซนา^{[ 106 ]}
• 56-1413 – พิพิธภัณฑ์การบินคาสเซิล (อดีตฐานทัพอากาศคาสเซิล ) แอทวอเตอร์ รัฐแคลิฟอร์เนีย^{[ 107 ]}
• 56-1415 – สถานีสำรองทางอากาศ IAP พิตต์สเบิร์ก (ตั้งอยู่ที่สนามบินนานาชาติพิตต์สเบิร์ก ) พิตต์สเบิร์ก รัฐเพนซิลเวเนีย ปรับปรุงใหม่ในปี 2010

• 56-1416 – พิพิธภัณฑ์แห่งชาติกองทัพอากาศสหรัฐอเมริกาฐานทัพอากาศไรท์-แพตเตอร์สันใกล้เมืองเดย์ตัน รัฐโอไฮโอ^{[ 108 ]}
• 56-1427 – ศูนย์มรดก Travis AFB, Travis AFB , แฟร์ฟิลด์,แคลิฟอร์เนีย^{[ 109 ]}
• 56–1502 (ทาสีเป็น 55–3432) - กองบินรักษาการณ์ทางอากาศนอร์ทดาโคตา - กองพลที่ 119 ฟาร์โก นอร์ทดาโคตา
• 56-1505 – ฐานทัพอากาศมิโนต์ , มิโนต์, นอร์ทดาโคตา
• 56-1515 – พิพิธภัณฑ์การบินแมคคอร์ด^{ฐานทัพ}อากาศแมคคอร์ดวอชิงตัน^{[ 110} ]
• 57-0788 – สนามบินลองไอส์แลนด์แมคอาเธอร์ , ลองไอส์แลนด์ , นิวยอร์ก
• 57–0817 (ทาสีเป็น 56–1357) - ฐานทัพอากาศแห่งชาติแจ็กสันวิลล์ - กองบินขับไล่ที่ 125 กองกำลังรักษาการณ์ทางอากาศแห่งชาติฟลอริดาแจ็กสันวิลล์ฟลอริดา^{[ 111 ]}
• 57-0826 – ฐานทัพอากาศเชปพาร์ด , วิชิตาฟอลส์, เท็กซัส

• 57-0833 – พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศฮิลล์ฐานทัพอากาศฮิลล์ยูทาห์^{[ 112 ]}
• 57-0858 – ฐานทัพอากาศแห่งชาติเบอร์ลิงตัน , เบอร์ลิงตัน,เวอร์มอนต์
• 57-0906 – พิพิธภัณฑ์การบินฐานทัพอากาศโรบินส์ วอร์ เนอ ร์โรบินส์ รัฐจอร์เจีย