注意三角形风挡前的红外线目标搜索系统
在这里，让我们稍微回顾一下战后美国国土防空体系的建设过程。当时，为了防御来自前苏联的战略轰炸机（主要是图-4）的“入侵”，在 50 年代初很快就建成了一套三层雷达预警指挥控制线和一支战术截击机部队（主要机种是 F-89、F-94 等），并同时建立了预警来自北方威胁的北极圈远程警戒线和横贯加拿大的中部警戒线，以及负责国土预警和拦截的“松树线”雷达网和本土雷达网。后来，为了适应喷气时代的防空需要，进而又研制、部署了耗资巨大的著名的“赛琪”系统，它可以满足当时远程、多层、快速、多批次截击作战的需要，是东西方冷战的产物之一。而 F-102 正是“赛琪”系统中的一只“重要的卒子”。
在 F-102 的机载设备当中，有一台很了不起的 L-10 型自动驾驶仪。在得到地面大量情报信息传输的支持下，飞行员依靠它从滑跑起飞、爬升、搜索、接近目标、发射导弹、返航……到进场着陆，基本可以不动一根手指头。到后期，已经可以做到完全按地面的遥控指令，让飞机自行完成全套战斗截击程序。所以 F-102 是一种自动化程度极高的超音速截击战斗机。这在 50-60 年代应该说是非常先进的一项航空高新技术。
F-102A 的座舱
因为战斗目标被标定为非机动飞行的大型战略轰炸机或侦察机，所以全部配备在美国战术空军（ADC）内的 F-102 并不过分强调具备最好的机动飞行性能和近战格斗武器。因此，F-102 不仅属于高空高速截击机，而且又是一种纯粹的“导弹攻击机”。在它长 1.83 米的内藏式机腹弹舱里，可以同时容纳 3 枚 AIM-4A 外加 3 枚 AIM-4C 型空对空导弹，也可携带 1 枚 AIM-26A 型空对空导弹外加 3 枚 AIM-4F。它们可以从伸出的发射架上发射。同时，作为它的辅助武器，还可以在打开的弹舱门夹层发射管里装入 24 枚 2.75 英寸（69 毫米）口径的无控火箭弹，作为对大型目标的密集群射攻击武器。通过和先进 FCS 的交联使用，它们的命中精度在 60 年代是世界一流的。
其中由休斯公司生产的 AIM-4A“猎鹰”空对空导弹（旧称 XF-98，意思是第 98 种战斗机的原型，这也是当时流行的一种做法——空军借用了军用飞机的命名法）采用半主动雷达制导方式，射程 9,700 米，最大速度 3 马赫数，战斗部重 9 千克。AIM-4C 导弹则采用被动式红外制导方式，射程、最大速度和战斗部重量同 A 型。而 AIM-26A“核猎鹰”实际上是为提高迎头攻击时单发杀伤概率而从 AIM-4 发展而来的，实际上是带 1,500 吨级 TNT 当量核战斗部的新一代“猎鹰”。它采用半主动雷达制导方式，全天候性能则优于 AIM-4。虽然引导精度差，但巨大的核爆炸半径足以弥补这一不足。后期的一些 F-102A 还采用了更先进的半主动雷达制导 AIM-4E 和 AIM-4F 导弹，主要区别是战斗部重量倍增，达 18 千克。
F-102A 发射“猎鹰”导弹
除了原型机以外，F-102 的改型计有以下三种：
F-102A 批量生产型，截击机，1955 年 6 月中开始交付部队，一年后参加战斗值班。与无涂装金属蒙皮的 YF-102A 原型机不同，它们开始采用浅灰色涂装。因为基本上属于空军自用，总产量仅为 975（一说 873 或 989）架，1958 年 4 月停产。其中自第 66 号机开始改用大面积垂尾，以改善横侧安定性，并同时放大了空气阻尼板面积、并对进气口作进一步修形。这些改造后来作为定型标准被适用于所有批产型号。所以细心的人还是可以从照片上比较出来的。另外，后期的 F-102A 为了增加滞空时间，可以在翼下挂载 2 具 230 加仑（870 公升）的副油箱，甚至可以进行空中加油。当进行空中加油以后，最大滞空时间将达到 2.5 小时。尽管如此，还是需要牺牲它的超音速性能，除非抛弃副油箱。
F-102A 的机腹弹舱
TF-102A 双座教练型型，自 1954 年研制，是 F-102A 飞行员的专用训练机，持有双重操纵系统。由于撤下了 MG-10 火控装置，所以只保留较低水平的截击战斗功能。从外形上看，因为教官和学员是并列乘坐的（和英国的“闪电”或“猎人”战斗机有些类似），而且不再安装雷达天线，所以重新设计了一个全新的机头、它的长度缩短、座舱盖和座舱段机身明显加宽，飞机总长度减至 19.32 米。另一个外观特征是，进气口已从两侧位置改为“两侧肋下”形式（类似于今天法国的“阵风”战斗机）。该型号首飞于 1955 年 11 月 1 日，在试飞中发现全机“颠振”现象严重，通过分析是新设计的座舱盖引起的。于是经过研究，在座舱盖上部加装涡流发生器、并对机体进行了加固，终于消除了这一隐患。经过 2 次追加定货，TF-102A 的产量最终为 111 架，一般为每个 F-102A 截击机中队配备 2 架 TF-102A。TF-102A 在水平飞行中只能达到 0.97 马赫。经试验发现，只有当以 5 度角作浅俯冲、并经过 170 秒冲刺以后，其速度才刚刚能够突破 1 个马赫的音障。
土耳其空军的 TF-102A，1974 年，美军将剩余的 F-102 分给希腊和土耳其
TF-102A 风挡上的涡流发生器
PQM-102 F-102A 的无人驾驶靶机改型，利用达到使用寿命的截击机改装，供地对空导弹打靶使用。
PQM-102A 靶机
F-102B F-102A 的高性能全天候改进型，在研制后期独立出来、改称 F-106A（祥后）。
YF-102C 用于 F-102A 机载武器的开发试验，归空军技术应用中心（AFSC）管理（估计取自 F-102A）。
1956 年下半年，第一支使用 F-102A“三角剑”截击机的第 327 飞行中队成立，成为 ADC 指挥下庞大的全美自动化防空体系中第一支配套的可以升空作战的飞行部队。后来，陆陆续续一共组建了 25 个“三角剑”截击机中队，成为 50-60 年代美国本土防空力量的主力。
战术空军司令部——第 11、57、59、64、71、82、94、325、326、332、460、482 战斗截击飞行中队。 驻欧美空军司令部——第 32、43、496、497、525、526 战斗截击飞行中队。 太平洋空军司令部——第 4、16、40、68、509 战斗截击飞行中队。 国民警卫队空军——第 111、122、146、157、159、175、182、190、196、199 战斗截击飞行中队。