速度和加速性问题：通过修改进气道整流罩和尾喷口解决了速度和加速性薄弱的问题。扩大了进气道捕获面积，进气道唇口变细。J75-P-9 发动机的可靠性仍然存在问题。最终它被推力更大的 J-75-P-17 替代，后者净推力有 17,200 磅（7,802 千克），加力推力有 24,500 磅（11,113 千克）。MA-1 火控系统和座舱设计仍有问题。控制杆最初占据传统的中央位置，但是后来在空军的坚决主张下被移到了边上，确保不对观看水平位置指示器形成阻碍。这种安排被证明不可行，后来控制杆被重新移回中间，并且安装了雷达和飞行控制的双手操纵手柄。右手柄用来控制飞行，左手柄用来操作雷达。两个手柄中间的一个按钮为飞行员提供对雷达天线的控制，左手柄上的另一个按钮使飞行员能够按照雷达屏显示的路径将瞄准光圈套在目标上。飞行员通过左控制台上的一个开关选择导弹，用右手柄上的扳机完成发射。
F-106A 的座舱仪表布局
早期的试验机上传统的圆形仪表板和竖条仪表板。前三个中队的 F-106A 安装的是圆形仪表盘，被称为综合仪表显示器（IID）的竖条仪表板从 58-0759 号开始成为标准配置。一些早期的飞机后来升级到了 IID，不过还有许多仍然没有安装。
最初的飞机和 F-102 一样拥有翼刀，不过生产型更换成了机翼前缘缝翼。为了接受飞行测试，前 12 架临时编号为 JF-106A。包括这前 12 架在内，共有 37 架飞机被用来进行飞行测试。
1957 年中期，F-106A 获得了“三角标枪”的绰号。
新泽西国警队的 F-106A
一开始，空军计划采购 1,000 架“三角标枪”，装备 40 个以上的防空司令部（ADC）中队。然而 F-106 项目的拖延和引擎与火控系统的问题使得有必要采购其他截击机作为权宜之计，比如麦克唐纳 F-101B“巫毒”，F-106 失去了自己的一些优先权。有一段时间还曾认真考虑过取消整个 F-106 项目，或者重新设计一种飞机作为远程截击机。尽管 F-106 幸免于难，资金短缺导致对 F-106A 采购数量的大幅削减。到 1958 年 9 月，F-106 的采购数量被裁减至原来的三成，只够装备 14 个中队和一个训练单位。结果只追加采购了 260 架 F-106A。由于大幅度裁减采购数量，1959 年 8 月做出决定将现有的 35 架 F-106A 测试机改成战备型（8-24 型），将它们转入截击机中队。1958 年 11 月，一架早期型 F-106A（57-0235 号）被送往加利福尼亚莫菲特的武器研究中心，对 MA-1 火控系统进行测试。
1959 年 5 月 30，第一架 F-106A 交付驻新泽西迈圭尔空军基地（McGuire AFB）的防空司令部 539 中队，替换 F-86L。不过第一个真正的战备中队是驻华盛顿的盖格空军基地（Geiger AFB）。这比最初的计划晚了五年，即使到这时仍有无数问题困扰着“三角标枪”，直到 1959 年 12 月 31 日才宣布完全满足战备要求。剩下的 13 个中队在 1960 年末换装 F-106A。
1959 年 12 月 15 日，约瑟夫•罗杰斯少校（Major Joseph Rogers）驾驶 56-467 号机，在 40,500 英尺的高度上创造了 1,526.96 英里/小时的绝对速度世界纪录，从而打破了高尔基•莫索洛夫于同年 10 月 31 日用苏制 Ye-6/3 飞机创造的 1,483.83 英里/小时的原纪录。
最初的战备部属被证明问题百出：发电机故障、燃料输送不足、寒冷天气下过于敏感，还有燃料燃烧启动器故障。1959 年 12 月，在飞行中发生座舱盖意外抛离的事故后，全部 F-106 被暂时停飞直到问题解决。
MA-1系统：MA-1 火控系统一开始相当不可靠，它在服役期间接受了大量改进以解决长期存在的各种问题。在“三角标枪”的漫长服役生涯中，总共对 MA-1 系统进行了超过 60 次升级。1960 年增加了远程探测设备和抗干扰电子设备，拥有使用角反射箔片、静默迫近，以及脉冲频率技术的能力。反箔片设备能够防止敌方对火控系统雷达的干扰。这项改进计划共涉及 314 架 F-106A，并于 1963 年末全部完成。
F-106A 与 SAGE 系统联合完成任务，后者通过休斯 MA-1 火控系统与 F-106 相连。它的工作流程是：首先测绘截击路径，然后自动瞄准目标，发射空空导弹，最后自动将 F-106 定位到正确的脱离路径上。实际上在大多数任务中，F-106 能够完全依靠电脑飞行，飞行只需要控制起飞、着陆或在自动控制系统出现故障时进行必要的干预。飞行测试一直持续到 1961 年初，结果每项测试都碰到了一堆麻烦，必须进行重大的工程更改。在改进后的飞机能够开始下线之前，每项更改都要进行详细说明、工程设计、评估和生产核准。库克-格雷吉生产政策只能使问题变得更糟，到 1960 年防空司令部拥有需多不同构型的 F-106，这使技术维护支持变成了一场恶梦。
地勤人员正通过打开的腹部弹舱进行维护
1960 年 9 月，在对生产过程中的 MA-1 火控系统进行了无数次改进之后，又启动了一项名为“野鹅”的改进计划，将早期型 F-106 升级到最后生产型标准。1960 年初，防空司令部列出了 F-106A 火控系统的 63 项改进和机身的 67 项改进，它们将使早期型 F-106 等价于最新下线的机型。持续整整一年的计划中，陆军装备司令部（AMC）战场支援小组进驻防空司令部的基地，协助防空司令部保养小组开展工作。（译者注：这种情况在门户之见很盛的美军中似乎是不寻常的。）
第 277 架 F-106A，同时也是最后一架 F-106A 于 1961 年 7 月 20 日交付。生产线继续运转，生产了 63 架 F-106B 双座型，所以总共生产了 340 架。
1961 年末，国防部长罗伯特•麦克纳马拉（Robert McNamara）宣布重新启动 F-106 生产线，制造另外 36 架飞机（而不是最初列入 1961 财年预算的80架）。防空司令部得到关于海军 F4H-1“鬼怪”双座截击机性能的大量信息，觉得购买一些 F4H-1 而不是额外的 F-106 也许是个更好的主意。美国空军启动了一项代号“高速项目”对比测试，竞争双方正是 F-106 和 F4H-1。该项目计划评估两种飞机执行相似任务的能力。在对比中，“鬼怪”的 APQ-72 雷达更为可靠，并且比“三角标枪”的 MA-1 系统拥有更远的探测和跟踪距离。然而在很多情况下，F-106 飞行员在视距范围的格斗中“击落”了 F4H。结果，没有一种飞机获得防空司令部截击机的追加订单，1961 年 12 月美国空军宣布战术空军司令部（TAC）将装备 F4H/F-110，而防空司令部将不再采购新的截击机。