F-104採用佈局，單發單座，兩側半圓帶調節錐進氣道，機翼為帶大下反角的小展弦比梯形翼，高平尾佈局（亦稱T形尾翼佈局）。 為了減小穿音速阻力，其機身細長，並具備符合跨音速面積率的蜂腰設計。 為了抑制飛機在俯仰軸和航向軸產生耦合動作（荷蘭滾）的趨勢，機翼採用了高達10度的下反角以提升其滾轉穩定性。 f-104 然而J79後燃器的開發延誤，以及美國空軍要求整合AIM-9響尾蛇飛彈，導致F-104服役進度仍遭到拖延，直到1958年1月28日，首架正式量產型F-104A才撥交給美國空軍第83攔截機中隊服役。 1986年，日本用F-104J改装无人驾驶飞机试验，能在比较接近实战的条件下进行训练。 为安全起见，日本防卫厅在太平洋中的硫磺列岛上空进行飞行试脸。
同一個時期的對手包括了F-5E、幻象F1以及F-4F。 最後該計畫由F-5E得標，開啟了F-5世代的另一波高潮。 1970年底在與F-5等戰機競標失敗之後，美國空軍開始對CL 產生一些興趣，並計畫購入一架改良後的CL-1200做為高性能實驗機種，編號X-27。 經過修改後的X-27除進氣道有所更動外，發動機則計畫改用P&W的TF30渦輪扇發動機，這是當時最優秀的發動機之一，包括F-111以及F-14皆採用此款發動機。 1969年首批F-104S出廠，並於當年6月交付義大利空軍。 義大利空軍先後訂購2批共205架F-104S，裝備第、10、12、21、22、23等6個飛行聯隊。
f-104: F-104战斗机F-104S
1965年9月20日10时47分，美军一架F-104C入侵中国领空进行擦边挑衅25分钟之久，中国海军航空兵4师10团大队长高翔、副大队长黄凤生驾驶歼-6升空拦截，11时19分，美机再次入侵中国领空，并爬升至10500米，横穿雷州半岛南端。 F-104战斗机于1955年4月便达到飞行速度马赫2.0，后成为20世纪60年代世界三大高性能战斗机（米格-21、“幻影”3）之一。 执行截击任务时，F-104可以携带AIM-7空空导弹和AIM-9空空导弹各2枚，执行对地攻击任务时，携带AGM-12A空地导弹2枚，900千克核弹1枚以及多枚普通炸弹，最大载弹量1800千克。 1958年洛克希德公司对F-104C的机体结构重新设计，提高了结构强度，改进了航电设备，研制成多用途战斗机F-104G，被德、日、加、意、荷、丹麦等国采用（或在G型基础上改型），进行大批量生产。
美軍F-104C共執行3506架次的對地任務，累積1706個飛行時數。 美國空軍只有F-104C/D曾經投入越戰，越戰期間並未與米格機發生任何空戰，不過仍有8架在戰鬥中損失，另有6架因意外失事損毀。 據中國人民解放軍空軍資料聲稱，指出解放軍空軍24師4架MiG-19遭遇4架F-104G，原飛行員胡壽根表示擊落楊敬宗駕駛的F-104G。 追蹤模式天線掃描可動區域會縮小到20度，可追蹤10英里（16公里）距離的目標。 而雷達還有第三種被動追蹤模式，可用於鎖定施放電子干擾訊號的來源。
f-104: F-104J/DJ
由于这种飞机航程短和火力弱，特别是不能装备与地面“赛其”防空系统交联的数据传输设备，于20世纪60年代初全部退出现役转入国民警卫队的第151（田纳西州）、第157（北卡罗来纳州）和第197（亚利桑纳州）3个飞行中队。 在“柏林危机”期间，上述3个中队于1961年11月～1962年8月先后被动员重新进入现役，并在欧州展开，第151和第197中队部署在前西德，第153中队部署在西班牙。 紧张局势缓和后，3个中队的飞机再次配署给防空空军（ADC），分别划归第319和第331两个截击机中队。 在1962年10月“古巴危机”时再次担负了战斗警戒任务。
- 其主要功能是：计算航炮对空射击的前置角、计算“响尾蛇”导弹的发射区域、对地目标概略瞄准。
- 1988年起，经过升级改进的F-104S（ASA）陆续服役，前后共改装150架。
- 1973年，F-104G停產，共計生產1,127架，先後裝備西德、希臘、挪威、土耳其、中華民國、比利時、荷蘭、義大利、丹麥、西班牙等國家。
- F-104战斗机（英语：F-104 Fighter，绰号：Star Fighter，译名：星式战斗机，简称：F-104），是20世纪50年代中期美国洛克希德公司研制的第二代超音速战斗机。
- 日本空中自衛隊的F-104J服役至1986年退役，其空中攔截之任務由F-15J所取代。
- 8架自西德空軍退役購入的RF-104G挑選了機況較好的4架進行改造，將原先的SK-67更換為李頓公司承製的PC-201長距斜角掃描式相機，此改良稱為「始安計畫」。
- 执行截击任务时，F-104可以携带AIM-7空空导弹和AIM-9空空导弹各2枚，执行对地攻击任务时，携带AGM-12A空地导弹2枚，900千克核弹1枚以及多枚普通炸弹，最大载弹量1800千克。
由于原来计划采用的J79发动机的研制进度赶不上飞机试飞的需要，所以XF-104装备的是XJ65-W-6发动机，军用推力为3540千克，加力推力为4630千克。 第1架（首飞时发动机还没有加力装置）和第2架原型机分别于1954年2月28日和10月5日首飞。 装备1门固定式的20毫米M61“火神”6管炮，有2个外挂架。 第2架原型机于1955年4月在试飞中坠毁，第1架原型机于1955年10月交付给空军，1957年7月也在试飞中坠毁。
f-104: F-104战斗机F-104D
該梯形翼的後掠角僅26度，但是機翼使用極小的相對厚度（3.36%，後期略微增厚）以及展弦比僅有2.45的設計減低飛行阻力，為了保證機翼輕薄而具備足夠的結構強度，其材質是由實心鋼板銑削而成。 F-104的機翼前緣厚度僅有0.16英英寸（0.41公釐），在美國電影「星戰F-104」（原文THE f-104 STARFIGHTERS）中，則有以F-104機翼切割紙張之畫面。 由於既薄且銳利，很容易造成地勤機務人員被割傷，因此落地保養時會在機翼套設保護罩避免受傷。 F-104较短的续航能力限制了它的一线使用，1960年，所有的F-104战斗机均从美国防空司令部退役。 1958年至1959年，还生产了经过战术优化的F-104C型（77架）和双座的F-104D型（21架），其特点是安装了空中加油受油管和根据对地攻击任务进行了优化的航空电子设备，以及挂架。 1965年，F-104战斗机随第479战术战斗机联队在越南上空执行了短暂的战斗飞行任务，1975年，最后一批F-104从美国国民空中卫队退役。
F-104A截击机的最后退役时间是1969年12月（第319中队解散），前后总共服役12年。 退役后的F-104A飞机中，1架改成CF-104的原型机，3架被改成超高空飞行训练用的NF-104A，24架（含部分YF-104A）被改成无人靶机，10架买给了巴基斯坦空军，25架买给了中国台湾省，16架买给了约旦。 美國飛行員在經歷韓戰後，普遍認為新戰機應重點突出輕巧、高爬升率及高速性能。 因此，F-104設計時將重點放在高空高速及高爬升率，而犧牲續航力和水平機動性。 F-104本來用於替換空軍的F-100戰機，因此需要擔當制空戰機及戰鬥轟炸機的角色。 但由於其研發進度滯後及其掛載能力有限，後被改為防空攔截機，以填補F-106三角標槍戰鬥機服役前的空檔。
f-104: 使用國
在多国参加的F-104G制造计划中，意大利要求专门发展一种具有对空能力的先进F-104，称为F-104S（S为麻雀导弹之意）。 1988年起，经过升级改进的F-104S（ASA）陆续服役，前后共改装150架。 F-104D是C型的双座教练型，但实际上是由B型改进而来。 发动机与C型飞机相同，去掉了机炮，保留了5个外挂架（有的资料说机翼下没有外挂架，只在翼尖挂“响尾蛇”导弹）。
後來在取得通用動力公司的協助後，這些早期的構型都被廢棄。 日本三菱重工1960年開始授權生產的F-104G版本共230架，由F-104G修改並取消對地攻擊能力及換裝部份日製電子設備的機種，發動機由奇異公司授權石川島播磨重工業生產的J79-IHI-11A。 F-104J代號「榮光」，自衛隊內暱稱「三菱鉛筆」，雙座教練機種則被稱為F-104DJ。 日本空中自衛隊的F-104J服役至1986年退役，其空中攔截之任務由F-15J所取代。 除役後的飛機在90年代作為無人機和靶機的研究題材，共14架被改為UF-104JA靶機。 XF-104是洛克希德公司根据1953年3月11日签定的合同研制的原型机，共有2架。
1957年7月11日该机为一架F-104A伴随护航，却遇到尾翼颤振问题而坠毁。 部分退役後由其他方式轉售台灣（23架）和土耳其（18架），38架F-104G和3架TF-104G在墜毀。 聽證會之後日本《朝日新聞》收到爆料後刊登日本有名被稱為「國士」的兒玉譽士夫和丸紅商社都收取洛克希德行賄作為白手套再轉交政要。 f-104 也由於機翼過薄，F-104的機翼也幾乎沒有可用容積裝設其它航空機材，驅動副翼的液壓缸厚度就被限制在1英寸內以便於安裝。
1965～1967年期间，一部分F-104C被派往越南参战。 1967年第497联队换装成F-4战斗机，F-104C退出现役后配署给国民警卫队的第198战术战斗机中队，1975年从国民警卫队退役。 f-104 1958年12月，最後一架F-104A交付美國防空司令部，總數7批共153架F-104A全部交付完畢，加上17架最後升級到F-104A標準的YF-104A，也才170架，遠少於當初計畫生產的722架。
RF-104除役後目前中華民國空軍以RF-5E與RF-16接替任務。 1960年，隨著F-104A從防空司令部退役，24架YF-104A和F-104A被改裝成無線電遙控靶機，型號改為QF-104A。 該機全部噴上紅色條紋，交付佛羅里達州埃格林空軍基地的3205靶機中隊使用。 和大部分改造的靶機一樣，QF-104A仍保留了載人飛行能力，但也可以由地面遙控飛行。 1952年11月5日，洛克希德向美國空軍提出083型戰鬥機設計，空軍對這架飛機開出的規格出現興趣，並且以類似規格開出了輕型戰鬥機競標案，補充當時問題尚未解決的F-100超級軍刀戰鬥機。 競標案最後有三家廠商進入決選：北美航空的XF-91戰鬥機改良構型AP-55與NA-212構型（未來的F-107終級軍刀戰鬥機）、諾斯羅普N-102、洛克希德的083型。
而油箱、起落架等全部都裝在機身中，惡化了F-104本身的續航力。 中国台湾空军的RF-104G多数是由“阿里山3号”计划引进的，共引进了8架，数量较少，机龄也普遍过老。 为了补充损失的与老旧的RF-104G，台湾空军从“阿里山8号”计划引进的39架F-104G中挑选了飞行时数较少的8架F-104G改装成RF-104G，其中前4架安装了LOROP照相机，换装计划称作“始安计划”。 安装LOROP照相机的RF-104G就被台湾军方称为“始安机”。
跟踪状态：此时天线进行在机头前20°空域内进行圆锥扫描。 天线反向旋转（顺时针转向逆时针），并借助反向的惯性力把抛物面反射器撑开一个缝隙，波束变成扇形波束。 在跟踪状态下，雷达显示器距离刻度设定为16千米，距离波门（圆环形）在228.5～2742米之间不断扩大缩小，直至碰上目标，此时目标圆和距离波门重合，目标截获，“锁定”指示灯亮。 雷达开始连续向光学瞄准具输出目标距离信息，瞄准具则自动计算射击前置角。
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