F-104C 的火控系统
AN/ASG-14T（MA-10）火控系统实际上自 YF-104 开始装备，A/B/C/C 四个主要机型均有采用，只是随时间推移略有改进，从而使原本设计作为昼间截击机使用的 F-104 具有在夜间简单条件下作战的能力。不过由于设计初衷的限制，使得采用该系统的 F-104 只具有有限的对地攻击能力——即使是战术攻击型 C/D 型也是如此。
该系统由通用电气和美国无线电公司研制，由光学瞄准具分系统、红外瞄准具分系统（红外观察仪）、搜索/ 测距雷达分系统组成。其主要功能包括：搜索、跟踪空中目标，测定目标距离；计算航炮前置角；计算“响尾蛇”导弹的发射区域；对地面目标进行概略瞄准。在对空攻击时，可以使用 M61 “火神”航炮或 AIM-9“响尾蛇”导弹，分别以前置跟踪/纯追踪方式射击；对地状态时，主要使用航炮、炸弹、火箭弹，以固定光环瞄准进行俯冲攻击。
从圣胡安机场加力起飞的 F-104C， 翼下外挂物疑为火箭发射巢。这种飞机由于火控系统的限制，仍只具有简单的对地攻击能力。今天能看到的 F-104C 挂载对地武器的照片并不多
正在接受波音 KC-97 “同温层加油机”空中加油的 F-104C。由于过于强调高速性能，使得 F-104 的续航能力远不能满足美国空军的要求。即便加装了空中受油管，这种飞机依然不讨空军喜欢
光学瞄准具分系统
该系统是火控系统的核心部件，不仅担负火控计算任务，还是主要的攻击显示部件。其主要功能是：计算航炮对空射击的前置角：计算“响尾蛇”导弹的发射区域；对地目标概略瞄准。由于 F-104C 服役期间系统改进，该系统具有两种光学瞄准具：序号 56-938 之前的 F-104C 采用扰动光学瞄准具，光环直径随目标翼展和距离在 5～60 毫英寸之间变化（目标翼展需手动装定）；后期型采用雷达测距，取消光环测距功能，光环直径固定为 50 毫英寸。
红外瞄准具分系统
其主要功能是在夜间或雷达受干扰时指示目标方位，以叉线形式显示在瞄准具上，叉线交点即目标位置。该系统对 4 发大型目标作用距离 22.5～24 公里，对战斗机大小的目标作用距离 1.6～6.5 公里。
雷达分系统
F-104A/C 的雷达系统组件与外形古怪的天线。以上两图摄于 F-104A
主要功能：搜索空中目标；测定目标距离，并以电压形式输送给瞄准具；提供发射导弹所需的距离范围、角度范围。
雷达重量 77 公斤，抛物面天线直径约 70 厘米。工作频率 9,000～9,600 兆赫。搜索范围范围 32 公里，采用螺旋扫描方式，此时波束为 3.9° 圆锥波束；跟踪距离 16 公里，采用圆锥扫描方式，此时波束为 3.9°×10° 扇形波束。
该雷达有 3 种工作状态：
搜索状态：当 F-104 被地面引导至预定空域后，即开始以螺旋扫描方式搜索目标。当目标距离在 16～32 公里之间时，以圆弧形式显示；当目标接近到 16 公里以内时，即以圆环方式显示，飞行员按下跟踪开关后，雷达进入跟踪状态。
跟踪状态：此时天线进行在机头前 20° 空域内进行圆锥扫描。天线反向旋转（顺时针转向逆时针），并借助反向的惯性力把抛物面反射器撑开一个缝隙，波束变成扇形波束。由跟踪转入搜索的过程与此相反。在跟踪状态下，雷达显示器距离刻度设定为 16 公里，距离波门（圆环形）在 228.5～2,742 米之间不断扩大缩小，直至碰上目标，此时目标圆和距离波门重合，目标截获，“锁定”指示灯亮。雷达开始连续向光学瞄准具输出目标距离信息，瞄准具则自动计算射击前置角。若需截获其它目标，则可以再次按下跟踪按钮，重复上述过程。
抗干扰状态（自动寻的状态）：此时雷达发射机不工作，只作为无线电定向器使用。无论从前述哪一种状态转入抗干扰状态，天线扫描方式均保持原样不变。显示器刻度为 32 公里，但由于无回波信号，距离刻度无意义，只能确定干扰源方向。
F-104G 的火控系统
F-104G 是洛克希德专门为出口研制的战斗轰炸型，其对地攻击能力全面提高，因此火控系统在这方面也有明显体现。
该机火控系统包括：光学和红外瞄准具；NASSR F-15A 火控雷达；M-2 轰炸计算机/轰炸双向定时器；AIM-9 导弹发射距离计算机。此外，该系统还与大气数据计算机和 AN/ASN-44(LN-3) 惯导系统交联工作。
其主要功能包括：
对空攻击——控制航炮目视和盲目攻击（前置跟踪模式）；使用 AIM-9 导弹目视/盲目攻击（纯追踪模式）；发射火箭弹（拦射模式）。
对地常规攻击——目视俯冲攻击；定点轰炸；偏置轰炸。
对地核攻击——目视或雷达定点轰炸；目视手控下沉光环投弹；雷达地形测绘模式下，在预定目标距离点投弹。
导航。
光学和红外瞄准具
其主要功能包括：使用航炮是用光环跟踪空中目标；以拦射模式指引火箭弹射击；以光环作为AIM-9 的发射参考；目视接近目标时以光环作引导参考。
火控雷达系统
为北美航空公司奥托奈提克斯分公司研制的搜索/测距雷达，型号为 F-15A-M-11 （丹麦/挪威等国）/F-15A-41B （西德等国）。该雷达为 X 波段单脉冲雷达，椭圆抛物面天线（43 厘米×61 厘米），重 141 公斤。搜索距离为 32、64、128 公里，最大跟踪距离 18 公里。
其工作模式有7 种：待机（STBY）、空对空（A/A）、窄波束地形测绘（GMP）、宽波束地形测绘（GMS）、等高线测绘（CM）、地形回避（TA）、空对地测距（A/G）。
其中空空模式又包括 4 个阶段：
搜索：天线在高低方向上扫描 2 行，方位扫描 90° （±45°），天线可在高低方向上＋20°～－40° 之间任意倾斜。
截获：在雷达显示器上选定目标后，当扫描线通过目标时按下“截获/放弃”按钮，则雷达在目标周围 10°×4° 范围内作小椭圆扫描。进入截获距离后，再次按下“截获/放弃”按钮可截获目标。
跟踪：截获目标后，雷达进入自动跟踪模式。飞行员通过修正操纵圆和操纵点在显示器的位置来保证正确航向。
攻击：目标进入一定距离后，开始作攻击前准备，选定武器和攻击航向。首先将操纵圆置于显示器中心，再将操纵点置于操纵圆内，完成精确修正。目标进入射程后，飞行时间圆变小，即可实施攻击。但当显示器出现“×”符号，则表明已经到达退出攻击距离，必须退出。