随着在创新设计方面的名气越来越大，北美公司着手研发了“佩刀”战斗机——该公司的XP-86是美国首款采用后掠翼设计的喷气式飞机，并于1947年10月1日在加利福尼亚州的木洛克干湖陆军航空基地（Muroc Army Air Field，现在的爱德华兹空军基地）进行了首飞，在时间上仅仅比查尔斯•E•“查克”•耶格尔驾驶着贝尔公司的X-1验证机进行人类历史上的首次超音速飞行早了不到两个星期。几年之后，F-100“超级佩刀”战斗机也上马了。接着，北美公司又赢得了制造X-15技术验证机的合同，X-15是一款动力澎湃的有人驾驶火箭动力飞机，该机创造了大量飞行速度和高度方面的世界航空纪录，并曾以超过六倍音速的速度飞到了大气层的上层边缘。
北美公司制造的X-15火箭动力技术验证机
鉴于北美公司已经达到了航空航天技术发展的顶峰，因此人们有理由相信：如果说哪一家公司能够研制出世界上首架飞行速度可以达到三倍音速的截击机的话，那么这家公司一定是北美公司。很快，一个造型优美、采用了诸多先进技术的设计思想在北美公司洛杉矶分部中被酝酿了出来。北美公司设想中的F-108概念机将是一款能够飞到三倍音速、同时作战空域在75,000英尺（约22,860米）以上的截击机，且该机最大能够爬升到100,000英尺（约30,000米）的高空。
美国空军订购了两架可以飞行的原型机，并赋予了其代号YF-108，接着，美国空军又给北美公司下了订单，希望再订购30架原型机。美国空军预计将会购买480架最终的生产型F-108并将其投入服役。
1957年12月底，北美公司又被选中研制新型的B-70轰炸机。这一前一后到来的双份“大奖”意味着大量资金的注入，同时也使得北美公司的士气大振。此前，在竞标F-100的进一步发展型战斗机的过程中，北美公司的YF-107输给了共和航空工业公司的YF-105，后者又进一步发展成了F-105“雷公”战斗轰炸机，也是越南战争中美军的主力机型之一。
无论如何，高马赫数飞行的战斗-截击机和轰炸机项目意味着在技术方面向前迈进了巨大的一步。艾森豪威尔政府正在着手进行一项新的战略以确保美国在冷战中的主导地位，同时刺激技术的产业化基地从中受益。这一切都是在向苏联和美国的盟友们传达这样一个信息：美国意在保持技术方面的优势。硬币的另一面就是，像苏联这样的美国的敌国将不得不投入巨资，以对抗美国的技术进步。
画家绘制的想象图，展示的是F-108正式服役后的样子。飞机垂尾上的“AK”字样表明该机来自阿拉斯加州的埃尔门多夫空军基地，这也与F-108主要在北极地区进行拦截的任务定位相符
1958年5月，美国官方正式为该项目赋予了“F-108”的代号。随后，北美公司举行了一场给飞机命名的“比赛”。查尔斯•怀恩中士（SSgt. Charles Wyon）想出了“轻剑”（Rapier）这个名字，这是古代一款双刃的用于刺杀的刀剑类兵器，这也和北美公司之前为F-86战斗机起的名字“佩刀”相呼应——它们同属于“刀剑”这一主题。这一命名让怀恩中士赢得了500美元的奖励，以及一次“拉斯维加斯之旅”。
一份北美公司发布的声明中称：“美国空军的F-108‘轻剑’将被设计成一款在远离基地1,000英里（约1,600千米）的地方发射核战斗部导弹的截击机，发射导弹一小时之后该机就已经返回基地并降落在地面上了……（这一切）导致的结果就是，美国将拥有一套崭新的防御系统，该系统能够把敌人的飞机或导弹带给美国的核毁灭举动拦截在远离海岸线的地方，而且对从海平面到极高的高空这所有高度上的敌机或导弹都能予以拦截。”
双打组合
针对这套由截击机和轰炸机组成的“双打组合”，北美公司启动了一项现代化的研发项目。该公司声称：“就目前来看，世界上没有任何一款军用飞机能够赶得上‘轻剑’和‘女武神’的性能。F-108能够搜索到任何类型的敌机，并在距离我们海岸线一千英里远的地点予以拦截。B-70是作为B-52的后继机型而设计的，该机被认为将具备跨洲际的航程，同时具备三倍音速以上的飞行速度。”
艺术家笔下的想象图——一架“轻剑”正在进行爬升，打开了加力后燃器
为了节约资金，北美公司决定为这两款飞机研发并生产一些共用的系统。据称，汉密尔顿•标准公司（Hamilton Standard，该公司当时是联合飞机技术公司的一个分公司）将会为F-108和XB-70提供空调和增压系统。接着，更多的生产合同也相继被签署了。1959年1月，康维尔公司（Convair）被任命为F-108截击机机翼的制造商，而洛克希德公司则将会为XB-70轰炸机提供机身的一个分段。钱斯•沃特公司（Chance Vought）将设计并制造XB-70轰炸机的垂直尾翼部分。1959年3月，松德斯特兰德公司（Sundstrand）被授予了一份合同，合同要求该公司为上述两款飞机设计并制造备份的电力系统。
这两款飞机共用的其他主要的零部件还包括通用电气公司的J93-GE-3AR发动机、蜂窝状不锈钢材料和一种由北美公司设计的乘员逃生系统。尽管最后飞机的总装是在北美公司洛杉矶分公司的厂房中进行的，但百分之七十的研发和制造工作将会在各个子系统承包商那里完成，甚至包括一些很小的公司。
F-108“轻剑”截击机的内部结构图
测试J93发动机和斜切可调式进气道的B-58轰炸机
就在研发工作按部就班地进行的同时，一场旨在用导弹代替有人驾驶的轰炸机和战斗机的“运动”也开始蠢蠢欲动了。1959年2月初，美国空军参谋长托马斯•D•怀特将军（Gen. Thomas D. White）试图扭转这种情绪，他告诫参议院武装部队委员会说：“我们仍然需要有人驾驶的截击机去对敌人执行远程攻击任务，并且我们也需要有人驾驶的截击机去执行目视识别和空中警戒任务。就这些功能来讲，尚没有哪种研发出来的系统在判断力、灵活性和智能方面能赶得上坐在飞机驾驶舱里的人。”