1951年10月，尽管此前有关键的研发人员担心这个以F-86昼间战斗机为基础的设计将会过于复杂和昂贵，USAF委员会还是决定启动“佩刀45”项目。因为随着朝鲜战争的爆发，美苏紧张关系一触即发，空军委员会此时只希望佩刀45能尽快服役，保证美国空军的空中优势。为了加快服役进度，他们决定不经过原型机的验证就直接投产“佩刀45”型飞机。这是一项高风险的决策，借鉴了二战时期B-29的生产模式，好处是可以使一种还在纸面上的飞机尽快地提供给空军，但另一方面将要冒极大的技术和成本的风险，因为一旦在原型机试飞过程中发现意想不到的问题，就必须对已服役和正在生产线上的飞机进行改进，并承担由此带来的长时间延误。但考虑到在朝鲜的“热战”和与苏联冷战的压力，1951年11月1日，美国空军与北美航空签订了两架“佩刀45”原型机和110架生产型飞机的意向合同。

1951年11月9日，北美航空的“佩刀45”原尺寸模型接受军方的审查，收到了超过100项构型修改建议，空军人员还发现了数项军械配置缺陷并提出了一些能够增进飞机性能的修改意见。

1951年11月20日，北美开始了“佩刀45”生产型研制工作，公司内部型号NA-192。1951年12月7日，美国空军正式将佩刀45的型号定为F-100，成为首架型号过百的美国战斗机。两架原型机的型号为YF-100，公司型号NA-180，生产型为F-100A。

1953年4月24日，首架YF-100A（生产序号：52-5754）终于出厂，并在高度保密的情况下，从北美洛杉矶工厂转移到爱德华兹空军基地。

1953年5月25日，YF-100A战斗机由北美公司试飞员乔治.S.韦尔奇（GeorgeS.Welch）驾驶升空，并在飞行中达到1.03倍音速，成为了世界上第一款实用化的具有超音速平飞能力的喷气式战斗机，美军将其命名为F-100。

1953年9月15日第二阶段试飞工作完成，YF-100A已经完成了39次飞行，总时数19小时42分钟。

1953年10月14日，第二架YF-100A（生产序号：52-5755）首飞。

F-100A（公司型号NA-192）是超配刀的第一个生产型号。首架F-100A（生产序号：52-5756）在1953年9月25日出厂，并在10月29日首飞，试飞员仍是乔治·韦尔奇。

1953年11月底，首批三架F-100A开始交付乔治空军基地，装备战术空军司令部第479昼间战斗机大队第436昼间战斗机中队。由此便开始了其31年的服役生涯。

1956年，美国空军“雷鸟”飞行表演队换装。世界头号空军的地位使得超音速的F-100几乎成了“雷鸟”的选择。于是，F-100C第一生产批次中的幸运儿喷上了“雷鸟”的涂装。到了1964年，美国空军决定用两倍音速的F-105B“雷公”替代F-100C。在换装F-105B不久，1964年5月“雷鸟”就发生一起严重飞行事故。1968年7月，“雷鸟”决定再次装备“超级佩刀”，只是这次装备的是F-100D。此后F-100D在“雷鸟”一直服役到1968年11月被F-4E“鬼怪II”取代。

F-100最早是作为昼间空中优势战斗机设计的，采用常规布局，头部进气，中等后掠角悬臂下单翼，低平尾和单垂尾构成倒T型尾翼布局。

F-100却采用头部进气的设计，进气方式由头部进气改为下颌进气，以便为安装雷达留出空间。虽然头部进气阻力最小，但最大缺点是无法安装大型雷达。这使得F-100日后作战能力提升受到极大限制。自该型以后，再无一种美国战斗机采用这种进气方式。

F-100采用传统的皮托进气道，头部没有用来调节进气的激波锥。这样，超音速时将在进气口形成阻力极大的正激波，并严重影响进气道总压恢复。这也是F-100的最大速度只能徘徊在跨音速区的主要原因之一。不过，和通常采用头部进气的飞机不同，该型的进气口是扁圆形的，而非通常的正圆形，从而构成独有的外形特征。由于进气口扁园，头部上部线条明显下倾，从而使得F-100具有较好的前下方视野，也为日后发展成战斗轰炸机提供了客观条件。

F-100采用了新设计的薄翼型机翼，其相对厚度仅有7%，从而大大减小了高速飞行的阻力。因此，尽管其机翼后掠角只有45度（和亚音速的米格-17相当，远小于同时代米格-19的55°后掠角），但仍然能够实现超音速的设计目标。

为了解决飞机跨、超音速俯仰控制问题，F-100掘弃了“佩刀”的“水平安定面+升降舵”的传统平尾设计，而采用了全新设计的“全动平尾”，也就是将水平安定面和升降舵合而为一，以一块单一的全动翼面取而代之。

垂尾设计是F-100发展历程上悲剧性的一页。该型垂尾设计在数年间经历了由大到小又由小变大的过程，但这个看似简单的变化却直接导致数名优秀飞行员丧生，多架“超级佩刀”化作一堆废铁，以及1954年11月空军下达的F-100全面禁飞令（次年2月解除）。

由于设计年代较早，F-100并没有采用“跨音速面积律”。这一点由众多的照片即可看出，“超级佩刀”没有“蜂腰”特征。这势必导致跨音速阻力大增。F-100能实现超音速，主要得益于J57发动机和相对厚度较小的机翼。

总的来说，作为“佩刀”的后继型号，F-100在气动外形上仍残留着F-86的痕迹——“超级佩刀”的名称已经清楚地指明了二者的关系（当然，F-100还有另外一个非正式绰号“匈奴人”），但该型仍具有自己鲜明的特点，薄翼型机翼、全动平尾更是日后超音速飞机的典型特征。

F-100战斗机是美国第一种在机身重要结构上采用钛合金的飞机，其主要目的是为了避免超音速飞行时气动加热导致飞机结构强度降低。每架F-100战斗机的钛合金重量达到650磅。在1952至1954年间，北美公司为了生产F-100战斗机消耗了全美国钛金属总产量的80%（其中1953年达到95%，1954年由于钛产量增加而回落到60%）因此F-100战斗机的造价在当时来说也是相当昂贵，达到664000美元。

F-100战斗机研制初期，动力装置为普拉特·惠特尼新设计的J57-P-1涡轮喷气发动机，最大加力推力6804.28千克。预计飞机在10668米高空能够达到1.3马赫（1383.74千米/小时）的最大速度。作战半径1078.03千米，战斗重量10773.45千克。后来J57发动机被普拉特·惠特尼J75-P-9取代，新型涡轮喷气发动机推力高达7500千克，加力推力提高到11130千克。飞机的进气口有一个楔形的中心体和两个平行的进气道，在机身内部双进气道合成一个圆形的进气道，为发动机供气。

F-100A战斗机是“超级佩刀”的第一个生产型号。首架F-100A在1953年9月25日出厂，并在10月29日首飞。仅仅在第二架YF-100A原型机首飞后两星期，可见该项目的快速进展。F-100A在大多数方面都与YF-100A相似，只是垂尾截短，并在垂尾后上方安装了一个突起的放油管。在美国空军USAF的蓝图中，F-100A被设定为昼间空优战斗机，并被描绘成F-86A/E/F战斗机“佩刀”的后继机。F-100A战斗机安装四门20毫米M-39机关炮，每门带弹200发。M-39机关炮此前已经安装在F-86F战斗机上在朝鲜战场进行过实战测试，射速每分钟1500发，初速1005.84米/秒。

1953年11月底，首批三架F-100A战斗机开始交付美国空军，装备战术空军司令部第479昼间战斗机大队第436昼间战斗机中队。

自F-100A服役以后，飞行员就一直报告F-100A战斗机存在稳定性和控制方面的问题，当机翼挂有副油箱时问题尤为严重。他们怀疑这是垂尾面积不够大，不足以维持方向稳定性造成的。结果，大多数早期的F-100A从未飞到过性能包线的极限。北美公司一直不肯承认这是由于垂尾设计不当造成的。

1954年10月12日，当天试飞员驾驶第9架生产型F-100A进行一项俯冲极限性能测试，在一个高G拉起后，F-100A空中解体。飞行员弹射成功，但是被座舱部分的一大块金属刺入体内受重伤。11月8日，在美国进行访问的英国皇家空军军官驾驶一架F-100A，由于失去控制坠毁罹难。11月9日，一架F-100A战斗机在内华达州上空进行射击训练时失去控制坠毁。11月10日，美国空军下令F-100A战斗机全部停飞，总数大约是70架，另外在工厂中还有108架飞机已经组装完毕等待交付。经过调查后，所有证据都显示F-100A安全性问题的根源在于较短的垂尾，也正是空军飞行员一直以来所怀疑的。于是北美航空公司将F-100A战斗机的垂尾改回到YF-100A的式样，这样增加了27%的垂尾面积，一直到1.4马赫时才会出现不稳定的现象，而此速度已在F-100A的性能包线之外。经过这些改动，F-100A战斗机的垂尾高度增加到4.68米。

照相侦察机。1954年9月，美国执行了一项称为“漂亮小鸟”（SlickChick）的改装项目。将6架接近完工的F-100A从生产线上抽出，用于改装拆除武器的照相侦察机，型号为RF-100A。这6架飞机的序列号分别是53-1545、53-1546、53-1547、53-1548、55-1551和55-1554。这些飞机被拆除了前机身的航炮并安装5台侦察照相机，镜头分别朝向前方和两侧。由于照相系统无法完全容纳入机身，所以机身下凸起了很大的整流罩，从前风挡正下方位置一直延伸到机翼后缘，成为RF-100A的明显识别特征。RF-100A可以携载4个副油箱，比F-100A多了2个，因为典型的任务剖面需要RF-100A进行长时间高速加力飞行，而且不能进行空中加油。

这些改装的侦察机被用于飞越华约国家上空侦察拍照。到1956年中期，洛克希德公司的U-2侦察机服役，接替了RF-100A的任务。剩余的RF-100A一部分部署到日本横田基地的第6021侦察中队。

全天候战斗轰炸型。为了留出安装雷达的空间，将进气道移到机身腹部（NA-211方案，还有一个NA-212方案则基本沿用F-100的布局），并改进为楔形三波系超音速进气道，后又将进气道移到机身背部，形成独特的背负式进气道。机腹半埋一个水滴形燃油箱。机翼上的传统副翼取消，由扰流板取代。平尾仍为全动式低平尾。垂尾经过重新设计，改为全动式垂尾，取消方向舵——这项设计后来应用到给海军设计的A3J（即A-5“民团团员”）上。由于应用了刚刚发现的“跨音速面积律”，加上采用大推力的J75-P-9发动机，该机最大平飞速度得以达到M2.25。1954年12月，美战术空军发布GOR68，招标研制全天候战斗轰炸机。F-100B即改称YF-107A“超超级佩刀”，和共和飞机公司的YF-105“雷公”竞争。1956年9月10日，第一架YF-107A首次试飞。由于在竞争中败给了F-105，YF-107很快下马，仅生产3架原型机。

F-100C战斗轰炸机是超配刀家族中首个真正具备作战能力的型号，历史可以追溯到YF-100A首飞之前的1952年10月，USAF要求北美为超配刀研发机翼油箱，1953年7月，USAF又要求新的“湿”机翼必须有足够的强度以挂载外部载荷。新型机翼最后应用在了F-100C的设计中。美国空军（USAF）改变F-100A的定购数量，将最后70架改为战斗轰炸机构型，型号定为F-100C，公司型号NA-214。

1954年2月24日，空军又增订了230架F-100C。第四架F-100A被作为F-100C的原型机并加以改装，延长翼尖。由于在一个已经完成的机体上换装“湿”机翼十分困难，该机保留了“干”机翼，并于1954年7月26日首飞，后来又改装高垂尾。F-100C的机翼结构中增加到了6个承力点，用于安装可拆卸挂架，可挂载包括副油箱、凝固汽油弹、通用炸弹、机载高速火箭，“特殊载荷”——MK-7核弹，载弹量2268.09千克。另外机翼结构进行了局部加强以承受武器释放时带来的突然冲击。

为了适应载油的“湿”机翼，机翼的整体管线系统必须重新分配，在蒙皮与框架的螺钉接合处都注射密封材料防止泄露。在最终的设计中，F-100C的“湿”机翼可以容纳1707.04升燃料，使内部载油量从F-100A的2816.04升增加到6063.57升。F-100C具备单点式压力加油口，比起F-100A的重力加油方式来是一大进步，安装在机翼上的可拆卸空中受油管使F-100C具备了空中加油能力。

第一架生产型的F-100C（53-1709）于1954年10月19日下线，由于此时所有F-100A都在停飞中等待解决垂尾问题，所以这架飞机被USAF有条件的接收。1954年5月27日，USAF将F-100C的订购总数增加到564架，是最初的两倍多，但在9月27日又重新修订了合同，将最后的224架改为F-100D。

F-100C自1955年4月起交付战术空军司令部。德克萨斯州福斯特（Foster）空军基地的第450昼间战斗机中队成为首个装备F-100C的单位，并于1955年7月14日具备作战能力。1956底，F-100C进入驻扎在日本的第五空军第8战斗轰炸机大队服役。

首批F-100C中有少数安装J57-P-7发动机，额定推力4400.10千克，加力推力6713.56千克。多数F-100C（一直到第101架）的动力装置是J57-P-7的改进型J57-P-21，额定推力4626.91千克，加力推力7257.90千克，并且在高空能提供更大的推力，使F-100C最大时速增加约64.36千米，爬升至10668米耗时减少10%。

F-100C的较严重的问题之一与F-100A相同：在高速时有偏航并进入无控滚转的倾向。从第146架F-100C开始，引入了偏航阻尼器。该改进似乎有助于减轻这一个问题，所以先出厂的F-100C都进行了此项改装。

从第301架F-100C起，俯仰阻尼器被加入到平尾控制系统中，帮助衰减超配刀的纵向振荡。为了解决J57发动机压缩机失速的问题，在发动机内部安装减压阀以避免出现气体堆积现象。

1955年8月20日，F-100C创造了新的世界速度纪录，该机在12192米高空的一段15~25千米航线上来回飞行两次，平均时速1322.82千米，成为航空史上的首个超音速世界纪录，也是首个在高空创造的的纪录，以往的纪录都是在超低空创造的。1955年9月4日，F-100C战斗机横越美国东西海岸，平均时速982.66千米，总航程740.93千米。

F-100C战斗机生产总数为476架，最后一架于1956年7月交付。曾有超过150架F-100C部署在欧洲，另外还部署在了摩洛哥和荷兰。美国空军的F-100C战斗机服役生涯也很短暂，迅速被F-100D战斗机替代。退出一线后的F-100C转交给ANG，1959年中期ANG的第一个中队开始装备F-100C。空军剩余的F-100C在1950年代末大多用于训练任务。

NASA研究试验机。仅1架（生产序列号：53-1709）。

F-100D是F-100飞机的具备核攻击能力的战斗轰炸型。1956年1月24日，F-100D原型机（生产序号：54-2121）首次试飞。至停产时为止，该型机共生产1274架，占F-100总产量的50%，是F-100最重要的一个改型。

该机实际上是F-100C型的改进型，北美公司一共提出了4个改进方案，公司编号分别是NA-223、NA-224、NA-235和NA-245。

在外观上，该机仍保留C型的6个翼下挂架，但采用改进的弹射投放方式，而非原来的利用重力自由投放方式。垂尾和方向舵面积加大，其后缘上部的方形整流罩也加大，以容纳雷达告警接收机天线和应急放油管。

F-100D的改进主要体现于航电设备上。该机装备了明尼珀利斯-霍尼韦尔公司研制的MB—3自动驾驶仪，从而成为第一种装备自动驾驶仪的超音速飞机。MB-3的引入大大降低了飞行员的工作负荷，使得飞行员的双手可以解放出来查阅导航图或者进行武器瞄准，而飞机则在MB-3的控制下继续飞向目标。但该系统只能在单机飞行时使用，当F-100D编队飞行时，MB-3通常是关闭的。其它航电系统包括：AN/APG-30火控雷达，AN/AJB-1AN/AJB-1低空轰炸系统（LABS，经过改进，可以用于投放核炸弹），AN/AAR-4红外搜索系统，AN/ALR-45雷达告警接收机，AN/ALE-2箔条撒布器，以及导航和通讯设备等。

进行核打击时，F-100D可以携带MK-7、MK-38、MK-43、Mk28EX、Mk28RE、TX-43、TX-43X1等多型核炸弹（通常挂载左翼挂点和机身中线挂点），爆炸威力从1000吨至1000万吨TNT当量不等。投弹方式主要采用“上仰投弹”（也就是俗称的“甩投”），利用AN/AJB-1LABS和A-4陀螺瞄准具交联，进行瞄准并计算投放点。在典型的攻击任务中，F-100D从超低空以900千米/时的速度突防，接近目标后以4G的过载拉起做一个半斤斗，在这过程中计算机自动计算并投放核弹，飞机到达斤斗顶点时做半滚改平，然后高速脱离，以便逃出核弹的破坏半径。

无人驾驶靶机。由退役的F-100D改装而来，拆除全部军械系统，用于对空武器测试。共改装218架。

双座教练机原型机，由F-100C改装而来，仅1架（生产序列号：54-1966）。1956年8月，TF-100C首次试飞。该机在试飞中表现良好，F-100F双座教练型由此问世。但这仅有架的TF-100C最终于1957年4月9日坠毁。

串列双座教练型，F-100最后一种生产型。该机于1957年3月7日首次试飞。至1959年停产，共生产339架。虽然是教练机，但F-100F仍然保留了对空作战能力和对地攻击能力，但载弹量有所减少，航炮也减为2门。后来部分F-100F经改装，专用于攻击面对空导弹阵地和具有雷达火控系统的高炮阵地，这批飞机被称作“野鼬鼠I”。

无人驾驶靶机。由F-100F改装的无人驾驶靶机。

当最后一架F-100F双座机交付后，超配刀的生产历史也随之结束，超配刀的生产总数最后达到2294架，其中哥伦布工厂生产359架。

YF-107终极佩刀（Ultra Sabre）是美国北美航空在F-100超佩刀战斗机基础上研制的一款超音速战斗轰炸机，其设计目的是以超音速突入防线进行核攻击。YF-107以创新的背部进气方式而闻名。也因此带来太多技术困难，在美国空军的竞标中败给了相似的F-105战斗机，并最终成为NASA的试验机。YF-107是北美航空佩刀系列战斗机里的最后一型飞机。

F-100J是根据对外军援计划为日本提供的全天候截击机，但日本政府对此不感兴趣，因此就停留在了设想阶段。

F-100K是F-100F换装J57-P-55发动机后的型号，从未生产。

F-100L是F-100D换装J57-P-55发动机后的型号，从未生产。

F-100N是F-100D的简化型，安装简化的电子系统后提供给北约成员国，但未能获得订单。

F-100S是指1964年提出的安装罗尔斯-罗伊斯（Rolls-Royce）公司RB.168-25R斯贝涡扇发动机的F-100F，计划在法国建立生产线生产200架F-100S，但未实现。

自YF-100A成功首飞之后，美国空军又将其用于创造世界飞行速度纪录。当时的速度纪录由海军的XF4D-1“天光”保持着。YF-100A首次冲击飞行速度纪录的尝试在传统的3千米航段上进行，尽管确实超过了XF4D-1的速度纪录，但超出幅度不到1%，按规定不予承认。1953年10月29日皮特·埃文斯特上校驾驶第一架YF-100A再次发起冲击，于15千米航段上创造了1215.2945千米/小时的记录，将“飞行速度第一”荣誉夺得。

1953年10月29日，第一架YF-100A原型机在低空创造1215.295千米/小时的世界纪录。

1955年8月20日，F-100C战斗机创造第一个超音速世界速度记录1323.098千米/小时。

1955年9月4日，F-100C获得了Bendix奖杯，其中包括航程3745千米，平均速度为982.868千米/小时。

1956年12月26日，两架F-100D成为第一架成功执行加油的飞机。

1957年5月13日，三架F-100C通过在14小时4分钟内覆盖从伦敦到洛杉矶的6710英里（5835海里，10805千米）的距离，为单引擎飞机设立了新的世界距离纪录。飞行是用飞行员加油完成的。

1959年8月7日，两架F-100F成为第一架飞越北极的喷气式战机。

1961年4月16日，美国空军第一架战斗机进入越南战争。

1965年4月4日，美国空军第一架F-100战斗机在越战期间从事空中作战。

美国空军雷鸟飞行表演队从1956年至1964年采用F-100C作为飞行表演机。该队从1964年7月至1968年11月期间还采用F-100D战斗机飞行。

1967年10月21日，“雷鸟”飞行表演队在德克萨斯州拉夫林发生一起严重事故：一架F-100D在高速俯冲拉起时机翼脱落，从机翼油箱泄漏的燃油进入发动机，导致飞机凌空爆炸，飞行员跳伞逃生。该次事故引起了美国空军的重视。因为此前部署在南越的F-100战斗机曾发生过好几起原因不明的事故，都是在飞机拉起进行上仰投弹的过程中失事。根据对“雷鸟”的事故调查报告，美国空军下令对所有在南越的F-100机动动作加以限制。

1950年代中期，北约组织的官员担心苏联的核弹突袭可能摧毁盟军机场和停放于地面的飞机，使北约无力报复。其中一个解决方法是将战斗机疏散进远离机场并且具有核防护能力的掩体中，核打击过后，这些飞机可以在一个特制支架上通过火箭助推起飞，以便截击机能够紧急升空拦截，其概念就是“零长弹射”ZEL（Zero-Length Launch）。

“零长弹射”装置其实可以看作一个大型捆绑式火箭助推装置，安装在F-100机身下部。火箭推力接近6吨，可以在4秒的时间里将一架16吨重的飞机加速到482千米/时。

1956年10月12日，北美航空获得合约，使最后一批148架F-100D具有ZEL能力。USAF借给北美两架F-100D，进行ZEL的系统测试。

北美航空的火箭推进分部研制了一种固体火箭发动机，可以安装F-100D后机身底部。该发动机可以产生58970.44千克的推力并持续四秒，足够使F-100D在4秒内速度从0加速到482.70千米/小时。火箭发动机在燃料耗尽后脱落，F-100借自身动力继续爬升。

在进行实机发射前，先进行了5次配重发射，其中首次发射于1957年12月12日进行。

1958年3月26日，进行了首次F-100D实机发射。试飞员阿尔·布莱克本爬入F-100，启动发动机，将油门置于全加力状态，然后点燃了火箭发动机。在4秒内，他加速到482.70千米/小时飞向天空，火箭发动机脱落后，布莱克本进入了标准起落航线安全着陆。

但在他的第二次飞行中，火箭发动机在烧尽后没有脱落，布莱克本不得不弹射。接下来的20次试射都很成功，飞机挂载着标准外挂（包括核弹模型）顺利升空。虽然整个ZEL系统可靠性高，操作起来也简单，但由于局势缓和和战机性能提高，“零长弹射”项目终止。

F-100D/F飞机在使用中问题不断，北美航空公司实际上是边生产边修改，导致飞机生产批次极其繁杂，亚改型众多。到了20世纪60年代初，美国空军发现现役的F-100战斗机几乎没有两架是相同的，给机务维修和后勤保障带来严重困难。于是，从1962年开始，空军开始对大约700架F-100D/F进行标准化改装和升级，工程代号“钢丝”。其目标是：扩展飞机可用的常规弹药的品种，增强其使用灵活性；减轻飞机重量；统一座舱布局；全机电气系统进行重新布线。在外观上，经过“钢丝”工程改装的飞机在后机身下部都增加了着陆拦阻钩（用于紧急情况下拦阻飞机以免冲出跑道），成为与其它F-100最大的外观区别。整个改装工程于1965年全部完成。

1954年7月31日，NACA（美国国家航空咨询委员会，NASA的前身）高速飞行研究站接收到一架预生产型F-100A（生产序号：52-5778），随即利用这架飞机展开对F-100A的独立评估。当时高速飞行研究站的主任沃尔特·威廉姆斯被指定负责F-100A稳定性和控制方面的评估，但根据空军和NACA试飞员的体验，决定同时展开对该机滚转趋势的研究。仿真实验表明，F-100A由于横滚时的惯性耦合可能导致方向稳定性方面的严重问题。NACA为此提出改进建议：加大垂尾，并增加机翼翼尖面积——但为时已晚。F-100A停飞后，从1954年10月至12月，NACA试飞员对F-100A进行了一系列试飞，以确定该机的滚转耦合边界。12月，高速飞行站为该机换装了一个面积增大10%的大垂尾进行试飞。最终，该机的垂尾面积加大了27%，同时翼展也有所增加。

高速飞行站收到第二架F-100（C型，生产序号：53-1712）是在1956年9月18日。该机主要用于评估俯仰抑制装置，共试飞30架次，结果表明，俯仰抑制装置可以增大飞机耦合阻尼。

1957年9月27日，第三架F-100（C型，生产序号：54-1717）抵达高速飞行站。该机主要用于常规研究支援，包括技术保持飞行等等。

最后在NASA服役的则是JF-100C。该机原属阿姆斯研究中心，1960年11月2日移交给NASA飞行研究中心，并被赋予NASA机尾号709。该机主要一系列空中仿真试飞，包括从属X-15和SST项目的变静稳定度飞行试验，为此换装了特殊的航电设备。试验完成后，1964年2月3日，该机又改装常规航电设备。3月11日，该机归还给阿姆斯研究中心。

越南战争是F-100战斗机参加过的最大规模的战争。该机被赋予两个基本任务：战斗空中巡逻，以阻止米格机对己方攻击机的突袭；对地攻击。此外，该机有时还担负前方空中管制任务。从1964年至1971年，F-100机群战斗出动超过30万架次。

1964年2月，战术空军第615战术战斗机中队奉命进驻越南岘港空军基地。6月9日，该部首次出动轰炸老挝目标。随后，8月17日，第401战术战斗机联队进驻新山一基地。次日，第一架F-100D（序号56-3085）就在老挝上空被击落。到当年年底，共损失了2架F-100。

1965年“东京湾事件”后，美军开始大规模空袭北越。1965年4月1日，F-100D首次执行护航任务，掩护F-105攻击清化大桥。3天后，F-100D再度与F-105搭档攻击杜梅大桥。这次与前来拦截的北越米格-17遭遇，爆发越南战争中第一场空战。混战中两架美机被击落。事实上，由于缺乏先进的雷达和空空导弹，F-100并不适合用于对空作战，在和米格机的较量中没有获得一个战果。因此该机后来多用于执行对地攻击任务。

但F-100毕竟设计年代久远，即使用于对地攻击，其作战半径、载弹量也比不上F-105和后来的F-4，特别是其机体结构强度不能满足低空高速轰炸的要求，因此主要担负在南越次要的战斗任务——典型的是轰炸游击队集结地。在这种任务中，F-100通常挂载2枚CBU-24子母杀伤弹和2枚750磅凝固汽油弹，轰炸之后再用其4门20毫米航炮反复扫射目标地区，进行“清扫”工作。

1965年，“野鼬鼠”工程启动。部分F-100F改装电子对抗设备和AGM-45“伯劳鸟”反辐射导弹，从泰国科芮特空军基地起飞，执行电子战中的“硬杀伤”任务。尽管对空、对地的作战能力都不被看好，但被称作“野鼬鼠I”的F-100F执行任务还是胜任，该机一直服役到60年代末被F-105和F-4取代。

由于飞机数量不足，除了空军现役部队外，一些装备F-100的空中国民警卫队也被征调到越南前线执行作战任务。1968年，科罗拉多州空中国民警卫队第120战术战斗机中队（装备100D/F）作为首批ANG部队前往越南。该中队共战斗出动5905次。

F-100机群在越南的数量最多时曾达到490架，但随着F-105和F-4大批服役，F-100从60年代末开始逐步撤出越南。至1971年7月，最后一支装备F-100的部队——第35战术战斗机联队撤离越南。随后，F-100从空军中全部退役，大量F-100D转交空中国民警卫队。截止1972年中，空中国民警卫队共接收335架100D。

F-100A、C、D、F等各型共生产2350多架，1959年全部停产。除美国外还有法国、土耳其、丹麦、台湾地区使用F-100系列战机。1956年美国“雷鸟”飞行表演队换装F-100“超级佩刀”式战斗机，成为第一支装备超音速战斗机的飞行表演队，“雷鸟”一直使用了13年。F-100曾在越南战争中执行战斗轰炸任务，是美国空军在越战中使用的主要机型之一。1973年F-100从美国战术空军退役转入美国空军国民警卫队服役，有些被改装成无人驾驶靶机使用。

法国空军是首个装备F-100的外国空军。1958年5月1日，第一架F-100抵达法国，是一架F-100F双座型。最终有85架F-100D和15架F-100F提供给法国，装备第3和11两个中队。由于此时法国还是完全的北约成员国，所以法国的超配刀最初被编入北约第4联盟战术空军并部署在德国。

在美国卷入越南之前很久，法国的F-100就已经执行过战斗任务——从法国境内的基地起飞攻击阿尔及利亚的目标，镇压阿独立运动。当查尔斯·戴高乐总统因不满美国在北约的霸主地位，于1967年宣布法国退出北约一体化指挥系统后，法国空军部署在德国的F-100都返回法国境内的基地。

法国的F-100从1975年开始退役，至1978年完全由“美洲虎”攻击机所取代。之后这批F-100交还给美国，并飞往英国封存，最后被拆毁。

丹麦空军自1959年7月起装备F-100D/F，总数为48架F-100D和10架F-100F，这些飞机取代了丹麦空军的共和F-84G雷电喷气战斗轰炸机，主要用于近距空中支援任务，次要任务是防空和海上攻击，装备第725中队和第727中队。1959年接收首批20架F-100，1961年第二批52架交付。但该机事故频频，首批10架F-100F中就有8架坠毁，48架F-100D中也坠毁了27架。到1968年，丹麦空军的F-100机群已经损失了1/3。丹麦空军的F-100从70年代末开始退役，至80年代初全部淘汰。

土耳其空军1950年代末开始陆续接受了206架F-100C/D/F超配刀。这些飞机大部分是前USAF的存货，也有一些来自丹麦。土耳其空军的5个中队装备了超佩刀：第111、131、132、171、178中队。土耳其的超配刀曾用在1974年与希腊的冲突中。最后一架土耳其F-100D在1982年退役。

1959年1月1日，美国将3架RF-100A转交给台湾空军，由美国飞行员飞抵桃园基地，3月18日第四架也抵达台湾，装备台湾空军第4中队。但这4架RF-100A抵台后由于已经是美军淘汰机种，零配件无法补充，故障率居高不下，并且侦察照片品质也不理想，因此第4中队从未将RF-100A用于台湾本岛以外的侦察任务。RF-100A已无实际使用价值，因此台湾空军1960年12月1日正式下令将RF-100A拆解退役。

1969年根据美国参众两院军援决议，台湾从美国获得34架F-100A，并自行组装一架同型机——台湾空军也是除美国外装备过F-100A的部队。后又从美国购得4架F-100F。共装备39架F-100。实际上台湾获得的第一架超佩刀是F-100F教练型，于1958年10月抵达，随后是1959年的15架F-100A，以及1960年的65架F-100A。1961年末，又获得了4架无武装的RF-100A和38架前ANG的F-100A，使台湾空军的F-100A总数达到118架，获得了F-100A总产量的半数。台湾空军的F-100A在交付前大多经过翻新，安装了F-100D的垂尾和AN/APS-54护尾雷达，并且也具备发射响尾蛇空空导弹的能力。1984年9月，台湾空军装备的F-100全部退役，是世界上最后一批退役的“超级佩刀”。

F-100战斗机是美国研制的世界上第一种实用化的具有超音速平飞能力的喷气式战斗机，也是首种广泛利用钛合金制造的战斗机，主要作为战斗轰炸机使用。F-100战斗机最初是作为接替F-86的高性能超音速战斗机而设计的，曾在越南战争中执行战斗轰炸任务，是美国空军（USAF）在越战中使用的主要机型之一。按照美军的标准，F-100应该是完全不适合服役的飞机，存在着众多的设计缺陷。而且与同时期的苏联米格-19相比，在爬升率、平飞速度、着陆特性、安全性、机动性、造价等方面都处于劣势，F-100是一种令人尴尬的飞机，只会在特定的技术和历史条件下出现。

F-100战斗机原设计是作为制空战斗机使用，后来主要用作战斗轰炸机。该机是世界上第一种具有超声速平飞能力的战斗机。由于技术上的不成熟和急促上马等原因，该机生产型存在大量隐患，安全记录很差。20世纪六七十年代，美国曾在越南战场上大量使用这种飞机。（《兵器》《名机点评》 评）