涂有东南亚迷彩的 F-100C 54-1815
科罗拉多 ANG 的 F-100C，疑为越南拍摄
USAF 雷鸟飞行表演队在 1956 年到 1964 年间装备 F-100C，涂上生动的红、白、蓝色彩，并在机腹上绘上传统的雷鸟图案，1964 年这些飞机被 F-100D 代替。
雷鸟飞行表演队装备过的 F-100C
F-100C 的安全记录也不是很好，476 架中有 85 架发生重大事故。
在 F-100C 退出现役后，其中一些被用于测试用途。NACA 使用了两架 F-100C（53-1712/1717）和一架 JF-100C（52-1709，测试用临时型号）。其中一架 F-100C 用来测试俯仰运动阻尼器，另一架用于伴飞。JF-100C 用于和 X-15 及超音速运输机有关的变稳研究。F-100C 54-1964 被借给埃姆斯（Ames）研究中心用于测试一种附面层控制系统，这架飞机有一个较厚的进气口和下垂的机翼前缘，有一个管道可以从发动机压缩机将高压空气引到机翼前缘吹除附面层。
F-100C-1-NA 54-1753 在俄亥俄州莱特-帕特森（Wright-Patterson）空军基地的 USAF 博物馆展出。
USAF 博物馆中的 F-100C
发动机：一具普拉特&惠特尼 J57-P-21 涡轮喷气发动机，最大推力 4,626.91 千克，加力推力 7,257.90 千克。 尺寸：翼展 11.82 米，全长 14.36 米，全高 4.72 米，翼面积 35.82 平方米。 性能：最大速度 1,222.84 公里/小时（海平面），1,486.72 公里/小时（10,668 米）。初始爬升率 6,583.68 米/分。实用升限 14,965.68 米。正常航程 920.35 公里，最大航程 3,143.99 公里。内部燃料总容量 6,442.07 升，挂载副油箱后总容量 8,096.12 升。空重 8,741.23 千克，正常起飞重量 12,513.98 千克，最大起飞重量 14,794.78 千克。 军械：4 门 20 毫米庞蒂亚克 M-39 机炮，翼下 6 个挂架，共可挂载 2,268.09 千克载荷。
Armstrong Part4
F-100D
F-100D（公司型号 NA-223，-224，-235，-245）是 F-100C 的改进型号，也是超佩刀家族中生产数量最大的，共 1,274 架。
F-100D 是纯粹的战斗轰炸机，在设计上没有向次要的空优任务进行让步。F-100D 翼根弦长增加，翼面积增加到 37.22 平方米。与早期超配刀不同，F-100D 配备了着陆襟翼，使得机翼后缘根部的后掠角减小，机翼后缘形成连续弯度。翼下有 6 个承力点，为投掷核弹准备了弹射释放挂架。为了增强纵向稳定性，增加了垂尾和方向舵的面积，在方向舵上方有一个较大的方形突起，内置 AN/APR-26（v）后向雷达告警天线和放油管。F-100 机鼻内保留了早期 F-100 的 AN/APR-25（v）炮瞄雷达，还装备了明尼阿波利斯-霍尼维尔（Minneapolis-Honeywell）自动驾驶仪，在 F-100D 飞向目标途中，飞行员可以解放出来专注于导航和战术。改良的电子低空轰炸系统可以投放 MK-7，MK-38 或 MK-43 核弹，也可挂载 6 枚 340.21 千克或 4 枚 453.62 千克常规炸弹。
新出厂的 F-100D-20-NA
第一架 F-100D（54-2121）于 1956 年 1 月 24 日首飞，飞行员丹.达内尔（Dan Darnell）。USAF 于 1956 年 9 月起接受 F-100D，维吉尼亚州兰利（Langley）空军基地的第 405 战斗轰炸机联队成为首个装备 F-100D 的单位。F-100D 迅速取代了多数 USAF 联队里的 F-100C。到 1956 年底，战术空军司令部已列装 79 架 F-100D，并且在诸如日本、法国、摩洛哥的海外基地部署了 136 架 F-100D。
与 A 型与 C 型一样，F-100D 也备受缺陷的折磨，在早期服役过程中，就发现了一些较大的缺陷，如电子系统不可靠、自动驾驶仪与低空轰炸系统之间的联接不完善、MA-3 火控系统的精度有问题等。但在这些问题解决之前，大量 F-100D 已经开始装备部队了。
早期型 F-100D-20-NA 的仪表盘
从第 184 架 F-100D 起，具备了挂载 GAR-8（后来的 AIM-9B）响尾蛇红外空空导弹的能力。在这之前，有 6 架经过修改的 F-100C 测试了响尾蛇导弹。
同样也是在第 184 架 F-100D 上，增加了机腹中线挂架，可以挂载“特殊载荷”——核武器，这样 F-100D 的左翼中间挂架和机腹挂架都可以挂载核弹。这些核弹包括 Mk 7、Mk 28 EX、Mk 28 RE、Mk 43、TX-43 和 TX-43X1，当量从千吨级到千万吨级。F-100D 的 AN/AJB-1B 低空轰炸系统可以根据 A-4 陀螺仪提供的信息计算出投掷核弹所需的投放数据。在典型任务中，F-100D 以大约 804.50 公里/小时的速度接近目标，在目标前方拉起，核弹会在计算机的控制下释放，飞机继续完成筋斗，在顶点滚转后反方向全加力脱离。
涂有标准东南亚迷彩的 F-100D 55-3665
1959 末，65 架 F-100D 经过改装具备携载马丁（Martin）GAM-83A 小牛头犬（Bullpup）空地导弹的能力。小牛头犬是一种目视遥控导弹，飞行中导弹的尾部会发出持续闪光，飞行员通过瞄准具来判断导弹与目标间的位置并使用摇杆遥控导弹撞向目标。GAM-83A 与早期的小牛头犬相比，改良了无线电制导系统，载机-导弹-目标无需在一直线上，允许有位移。由于小牛头犬导弹交付的延误，第一个装备 GAM-83A 导弹的 F-100D 中队直到 1960 年 12 月才具备作战能力。不幸的是这种导弹在越南战场上被证明一无是处，在进行了几次投射后就被停止使用。