截至1958年12月，F-108飞机的相关数据为：机长89.2英尺（约27.188米），翼展57.4英尺（约17.5米），且机翼采用了前缘大后掠角的“箭形翼”设计，翼面积1865平方英尺（约173.3平方米）。翼根部分没有变化，不过翼尖部分略微下反了几度，此举意在提升“升力系数较高时的稳定性”。一个不太显眼的变化是机翼前缘略微有所“扭曲”，意在降低跨音速阻力。机背上的大型单片垂直稳定翼面现在改成全动式的了，只有前缘的一小块仍然是固定式的（这与XB-70A轰炸机的最终设计非常像），固定部分和可动部分之间的铰接线向前倾斜。安装在翼展中段机翼下方和机身后部外侧的固定式垂直安定面仍然存在。飞机由两台J93-GE-1发动机提供动力，不过此时改进型发动机的不加力推力达到了16900磅力（约7.67吨），加力推力更是达到了24800磅力（约11.25吨）。飞机的空重提高到了50544磅（约22.93吨），最大起飞重量为102234磅（约46.37吨）。

最终的机翼几何外形表明，F-108截击机采用了颇具特点的变弯曲箭形机翼。有趣的是，照片中所示的这个风洞模型并未安装垂直翼面——正常情况下这类翼面应当位于机翼下方；而且与通常所见的F-108机翼控制翼面的设计特征相比，该模型的后缘控制翼面有轻微的不同。

　　 1959年1月26日，相关人士对F-108的全尺寸模型进行了观摩。北美公司报告说，首批5架飞机将采用金属机鼻，而非复合材料雷达天线罩；另外这5架飞机将不会安装火控设备，这主要是为了安装12英尺（约3.66米）长的试飞探测设备（类似空速管）。预计将在1961年3月份让XF-108进行首飞，同时美国空军对这款飞机的需求量不变，仍为480架。

在1959年1月组织相关人士对全尺寸模型进行观摩时，F-108截击机已经确定采用白色的蒙皮涂装，且后部座舱盖上采用了小圆窗设计。机翼下方的垂直安定翼面进一步放大，采用6英寸（152.4毫米）风帽的红外搜索跟踪系统传感器也已经出现在了机翼前缘上。

　　 1958年12月确定的设计指标与最终以全尺寸示人的模型之间存在差异，主要是动力设备：该项目自一开始就确定将J93-GE-1发动机作为标准动力设备，此时却被代之以J93-GE-3R发动机的改进型，新发动机正常推力17500磅（约7.94吨），加力推力27200磅（约12.34吨）。新发动机还增加了反推装置，这也是人们一直希望为其加上的。反推装置为每台发动机额外增加了345磅（约156千克）的重量。发动机的基本指标与最终用在XB-70A轰炸机上的发动机数据相近，不过XB-70A轰炸机的发动机没有安装反推装置。

只有飞行员才能对F-108截击机的飞行进行控制。上面这幅照片拍摄的是较晚期的XF-108飞机，显示的是紧挨着油门的反推装置的控制系统。关于在飞行期间是否可启动反推装置，曾有过一场激烈的争论，不过结构工程师最终认定这样做会使机体承受过度的应力。

　　 从1959年年初开始，基于其看上去颇为顺利的研制过程， XF-108这款远程截击机得到的支持越来越多，但这一切最终因为日渐严重的资金问题而告吹。美军防空司令部反对该机的服役日期再有任何拖延，正如他们对之前的拖延所表示的反对那样。美国空军科学顾问委员会也支持该项目。在评估了F-108飞机与数个竞争机型（包括用B-58轰炸机改装的截击机）的优劣后，美军参谋长联席会议肯定了F-108的价值。还有人指出，F-108项目是在为B-70轰炸机的子系统研制工作买单，就算F-108项目最终被取消，花的这些钱也不会浪费。但政客们看上去却不关心这一切，虽然F-108的研发工作还在进行着——至少目前仍在进行着。

正如最初完工时那样，该全尺寸模型表面保留了自然的金属底色，且绘有20世纪50年代后期美国空军采用的标准徽章图案。注意翼尖处略微向下的下反角和照片中显示的双座舱盖，其特点与早期方案类似，即后部座舱盖顶部和两侧安装有较大的单扇玻璃窗。

　　 1959年5月15日，这架飞机被命名为“轻剑”（Rapier），这是沿袭了北美公司用刀剑命名战斗机的传统（虽然这一“传统”只维持了不长的时间）。6月12日，修改后的飞机指标数据获得通过，飞机的基本外观未有大的变化，但许多细节进行了重新优化：机翼前缘从相对较为“圆滑”的外形被改为较为“尖锐”的翼剖面。在最近的一轮风洞测试中，方向稳定性成了一大问题，为解决这一问题，又做出了诸多改进。机翼下方的垂直安定面加大了，同时有了轻微的前缘后掠，它们的前缘向前进行了延伸，下缘向下进行了延伸，总面积由原先的75平方英尺（约6.97平方米）扩大到了88.5平方英尺（约8.22平方米）。垂直安定面上的铰接线也做了改进，此时仍然是倾斜的，且一直延伸到机身。机翼获得了一个4度的上反角，以便让较大的翼面上的垂直安定面获得充分的离地高度。机身下的固定式垂直安定面被代之以面积更大的安定面，后者在机轮放下时可向两侧折叠，以提供足够的离地高度。此举将每个安定面的面积从10.9平方英尺（约1平方米）增加到了37平方英尺（约3.44平方米）。

F-108截击机的最终版“官方”外形是在1959年6月12日公布的，从公布的外观中可以看出，北美公司仍在努力解决飞机的方向稳定性问题。机翼下的垂直安定面进一步加大，机翼前缘的后掠角略微有所减小，机翼前缘进一步向前延伸，机翼后缘也向后延伸了，从而提供了88.5平方英尺（约8.22平方米）的翼面积——之前是75平方英尺（约6.97平方米）。机翼获得了4度的上反角，从而让加大的翼下垂直安定面获得了足够的离地空间。机身下的固定式腹鳍也被换成了面积大大增加的、可向两侧折叠的腹鳍，这样当机轮放下时也能获得足够的离地空间。新腹鳍的面积从之前的10.9平方英尺（约1.01平方米）增加到了现在的37平方英尺（约3.44平方米）。垂直安定面（腹鳍）上的铰接线也进行了修改，这一次仍然是倾斜的，而且一直延伸到机身。