Tomcat 21 模型，除了翼套向外弯曲突起外，外形没有多大的变化。另外注意机鼻下的吊舱与 F-14D 的不同，座舱下方似乎还有两个探头
Attack Tomcat 21 是 Tomcat 21 对地攻击改型，类似 F-15C 与 F-15E 的关系。准备安装为 A-12 攻击机开发的先进电子设备。
全新设计的 F-14 后继机，外观跟 F-14 没大分别，但应用了大量 ATF 和 ATA（A-12）的先进技术。
美国国家航空航天局（NASA）局使用两架雄猫进行飞行研究。其中一架编号“991”是海军与格鲁曼的测试机，在 1979~1985 年用于高攻角测试和螺旋改出测试。
NASA991 号雄猫与海军的 F-14 并肩飞行
在先前格鲁曼的高攻角试飞中，格鲁门首席试飞员斯维尔（Chuck Sewell）注意到 F-14 的滚转响应迟钝。格鲁曼的高攻角试飞一共进行了 16次，飞机为“干净”构型，不带任何外挂，F-14 高攻角飞行能力很好，每次斯维尔都能控制住飞机，甚至在接近失速时。但是在高攻角转入滚转时相当迟钝，这意味着空战中 F-14 在高攻度爬升时将无法迅速进入转弯。纠其原因是因为 F-14 在低速时依靠机翼扰流板来控制滚转，高攻角时机翼扰流板几乎不起任和作用。
于是格鲁曼对 F-14 的模拟式飞控系统作了很多改进，改进后的飞控系统允许飞行员通过方向舵脚踏控制平尾差动来控制滚转，这样高攻角时控制滚转就很容易了。另外为了平衡平尾差动所造成的不对称阻力，还设置了副翼-方向舵内联动系统（Aileron-Rudder Interconnect-ARI），可控制方向舵，来平衡水平尾翼产生的不对称阻力，并在高攻角时辅助水平尾翼滚转。ARI 使 F-14 在 30 度以上大攻角时滚转性能大幅提高，但是又带来高攻角滚转容易进入尾旋的问题。为此 NASA 进行了大量的研究。
这项研究由 3 名海军飞行员和 1 名格鲁曼试飞员负责试飞，海军飞行员两名来自海军试飞中心，一名来自太平洋导弹测试中心。991 号机经过许多改装，机鼻安装有提高大迎角稳定性的短翼，加装了电池动力的辅助动力单元和螺旋改出伞，经过 211 次飞行，NASA 的专家提出了新的 ARI 算法，并引入到 F-14D 的飞控系统中。1985 年 9 月 6 日，这架雄猫交还给海军。
注意 991 号机鼻两侧打开的短翼
另一架雄猫是 834号，用于在 1986~87 年间的可变翼变化飞行测试（Variable-Sweep Transition Flight Experiment），旨在研究高亚音速下机翼的层流变化，为小型商用飞机找到一种减阻的途径。实验机的机翼前缘和上表面覆盖了一层玻璃纤维/泡沫材料构成的层流层，其中泡沫厚度 1.2 厘米，埋设了测试传感器，数层光滑的玻璃纤维敷设在表面，以确保不破坏自然层流。1987 年秋结束试验后。该机也被还给海军。
NASA834
1969 年 9 月 1 日，奥马尔•穆阿迈尔•卡扎菲（Moammar EL Gadhafi）上校发动政变，推翻伊德里斯（Idris）王朝，建立了阿拉伯利比亚共和国。卡扎菲上台后，走亲苏路线，当即逐出西方势力，利美关系紧张。1981 年，卡扎菲宣布北纬 32 度 30 分线以南为“死亡线”，里根政府随即派出一支特混舰队前往锡德拉湾，寻机教训卡扎菲。
1981 年 8 月 19 日，两国战机于锡德拉湾（Sidra）第一次交火，利比亚飞机向越线的美机发射导弹，美机未被击中，也没有还击。19 日早晨，正在巡逻的两架 F-14A 雷达截获了两架从的黎波里（Tripoli）附近空军基地（前美国惠勒斯 Wheelus 空军基地）起飞的 Su-22 战斗机。这两架 F-14A 隶属 VF-41 中队，呼号快鹰 102，飞行员克利曼（Harry "Hank" Cleeman）中校，雷达截获官文莱特（David Venlet）少尉和快鹰 107，飞行员穆津斯基（Larrry "Music" Muczynski）上尉，雷达截获官安德森（Jim "Amos" Anderson）中尉。两架 F-14 以疏散队形飞行进入战斗，利比亚飞机先开火，但 AA-2 环礁失去目标。随后克利曼使用 AIM-9 击中利比亚僚机，飞行员跳伞，随后穆津斯基击落长机。这是 F-14 的第一个实战战绩，也成为首次可变翼战斗机之间的空战。
左起：安德森，穆津斯基，克利曼，文莱特
4 年后，第 6 舰队的 F-14 介入了另一起冲突。1985 年 10 月 5 日，意大利籍游轮劳罗（Archille Lauro）号离开埃及亚历山大（Alexendria）港后被莫罕默德.阿巴斯（Mohammed Abbas）领导的巴勒斯坦解放组织（Palestine Liberation Organization）成员劫持。恐怖份子企图迫使以色列政府释放被关押的政治犯，包括几个著名恐怖份子。埃及政府向阿巴斯许诺如果释放无辜乘客将保证他们的安全，不被引渡到意大利。埃及政府所不知道的是劫船过程中，恐怖份子曾枪杀 1 名美国公民。
Archille Lauro
游轮终于驶向埃及，并释放剩下的乘客，恐怖分子乘坐埃及政府提供的波音 737 飞机准备逃往叙利亚。美国情报机关获悉阿巴斯在飞机上后，总统里根立即命令地中海第 6 舰队采取行动。萨拉托加（SARATOGA CV-60）号上起飞的 E-2C 鹰眼预警机锁定地中海上空的 737，并指挥 VF-74 中队的 4 架 F-14A 进行拦截。F-14 打开所有灯光保持无线电静默迫近 737，4 架 F-14 分别占据 737 前后左右4个位置，将其围住，迫使 737 降落在西西里西格里拉（Sigonella）基地，恐怖分子束手就擒。
1989 年 1 月 4 日，利比亚上空战火重燃，两架 VF-32 的 F-14A（AC-210/AC-207）从肯尼迪号升空，为在进行演习的 A-6 提供空中保护。中午时分，利比亚两架 MiG-23 自托布鲁克（Tobruk）阿而旁巴（AL Bumbaw）起飞向美机飞去。一般当利比亚的战机知道被 F-14A 的 AWG-9 雷达锁定，立刻会转走逃走，但是这两架在被锁定后却仍然朝着雄猫飞来。两架雄猫以连串闪躲机动向敌机发出警告。但是在地面雷达引导之下，两架 MiG-23 作出了相应的机动,始终用鼻子指着 F-14，作出的一连串敌意的动作。 肯尼迪号授权雄猫可以攻击。