虽然已经制造了 3 架原型机，但是由于缺乏武装与适当的照相设备，以及美国空军选择了 RF-101 作为 RF-84F 的替代者，RF-105B 于 1956 年 6 月被取消了。而这三架飞机则用于一些特殊的测试，代号改变为 JF-105B。F-105C 则是在 1957 年被砍掉。剩下的 9 架初始生产型 F-105B 完成了制造，头 5 架是 F-105B-1 或称为 Block 1，其余的是 F-105B-5。第一架生产型于 1958 年 5 月 14 日首飞，型号是 F-105B-6。
第一架 JF-105B，SN 54-0105，位于 Lackland AFB
第三架JF-105B，SN 54-0112，现位于伊利诺伊州 Rantoul 市 Chanute 空军基地
USAF 战术空军司令部（TAC）在 1959 年中得到了第一个完整的 F-105 中队，1959 年 12 月 11 日，第 4 战术战斗机联队司令约瑟夫.摩尔空军准将，驾驶一架 F-105B 创造了 100km 闭合航线上的速度纪录，成绩是 1,958.53 KPH（1,216 MPH）。
约瑟夫.H.摩尔将军，最后官拜空军中将
服役中的 F-105B 与 F-105D/F
“雷公”是一种复杂的战机，导致有比较高的故障率。电子系统尤其是不可靠，液压系统则缺乏备份系统，机身也需要增加强度。开始时，每飞行 1 个小时，F-105 就需要 150 小时的维护，因此飞机的完好率一直很低。当然，解决错误的工作在继续，共和与 USAF 的工作领先于可用性曲线，通过 OPTIMIZE 项目，使得 F-105B 进入正常的服役状态。
当“雷公”正常飞行的时候，她是一架给人以深刻印象的飞机，像共和公司以前的那些前辈一样，庞大、健壮有力，但不同的是令人惊讶的闪亮与上镜。后掠翼上的低速副翼与高速扰流板改善了操纵性，同样，技术先进的全翼展前缘襟翼改善了起落性能。“雷公”的减速板系统也同样引人瞩目，它们是四片成花瓣状的减速板，围绕在发动机喷口的四周。这些减速板还承担可变发动机喷口的作用，当发动机的加力燃烧室工作的时候，自动开起 9°。而当飞机起落架放下后，就只有水平方向上的两片减速板可以使用。
F-105 的减速板关闭与打开状态
所有的生产型 F-105B 均装备 P&W J75-P-19 发动机，净推力 71.6 kN（7,300 kgp / 16,100 lbf），加力推力 109 kN（11,100 kgp / 24,500 lbf）。固定武器是机鼻左侧的一门 GE 的 M61 六管 20mm 火神航炮。飞机可以在弹仓内携带 3.63t（8,000 lb）炸弹，而 5 个外挂架上可以挂载 1.815t（4,000 lb），其中一个在机腹中线上，另外每个机翼 2 个。
F-105B 的武器控制系统是 MA-8 火控系统，包括一部 AN/APG-31 测距雷达，K-19 火炮瞄准具和一套用于投放核弹的 E-30 上仰投弹系统。计划中的 RF-105B 则在机头中没有火炮与火力控制系统，取而代之的是 5 台照相机，不过为了自卫，还将在每个发动机进气口下的膨胀部分中各装备 1 门 M39A1 型 20mm 航炮。
F-105B 与其航空电子装备
上仰投弹大概就是这个意思
F-105 的弹仓可以容纳一枚 MK-28 或 MK-43 式核航弹。当 F-105 更多的用于常规攻击的时候，弹仓里更多的是安装一个 1,476L（390 加仑）的副油箱。F-105 机身内共有 7 个内部油箱，总容量达到 4,396L（1,160 加仑）。
MK-28F1 式核航弹
MK-43 式核航弹
F-105B 也可以使用两个 1,705L（450 加仑）的外挂副油箱，挂载在机翼的内侧挂架上，而机身下中线上的挂架则可挂载一个 2,464L（650 加仑）的副油箱。最大燃油容量可以达到 11,750L（3,100 加仑）。飞机还装备软管式空中加油设备，在机头左侧有一个可收缩的加油探头。
进行伙伴加油的 F-105B
包括测试与评估用的飞机，F-105B 一共只生产了 75 架，包括 1959 年晚些时候生产的最后 6 架 F-105B-20。F-105B 装备了 USAF 的四个中队，随着改进型的服役，在 1964 年进入空中国民警卫队服役。还有一些则作为 USAF 的储备而封存。
F-105B 非常需要进行改进。在 1957 年 11 月，在“雷公”服役之前，USAF 就已经提出要求改进 F-105B 以满足全天候使用的需求，并确定了改进型的编号为 F-105D。F-105D 的机头加长了 38cm（1 feet 3 in）以容纳 AN/ASG-19 火控系统，比 F-105B 的 MA-8 要先进许多。AN/ASG-9 系统包括 R-14 北美搜索与测距雷达（NASARR，一种多模式雷达，包括空对空、空对地以及低空地形跟踪能力）、GE FC-5 自动飞行控制系统（提供导航与武器投放功能），驾驶舱中的仪表也相应做了改进。以圆形表盘为主的 F-105B 座舱改变成具备“磁带”风格的横向与垂直方向的仪表，这样更方便飞行员的阅读。
代顿空军基地美国空军博物馆的 F-105D
F-105D 的座舱
F-105D-6RE 的空中加油探头，一部分 F-105D 具有双重加油系统，这个软管加油系统可能用于伙伴加油
