秉承着库克.克雷吉的政策，美国空军在1952年8月26日订购了273架F-100A，而第一架YF-100A这个时候还在建造中----“YF”特指预生产型，而“XF”代表技术验证型。第一架飞机52-5754号机于1953年4月24日完成，测试飞行在加州的爱德华兹空军基地展开。试飞员是二战王牌乔治.韦尔奇(George ‘Wheaties’ Welch)，他驾驶这架飞机在5月25日头两次飞行中突破了音障，而前100小时的测试证明没有什么大问题，只是需要安装一个液压减震器来消除方向舵的震颤。第二阶段的飞行有8名美国空军的飞行员参与，其中包括查克.耶格尔(Chuck Yeager)和彼得.埃弗雷斯特(Pete Everest)，来评价飞机是否适合在中队里使用。
耶格尔第一眼就发现了YF-100A在高速飞行时缺乏纵向稳定性，尤其是在挂载了副油箱的时候。埃弗雷斯特对飞机过高的降落速度、响应缓慢的操纵杆还有发动机在低速下的响应都抱有看法----有笑话说在F-100的服役期里会把所有的飞行员都赶出来。1953年10月29日，他使用第一架原型机打破了全球的速度记录，但是在767英里/小时的速度以上或者在150英尺高度以下飞行是，飞机很难保持稳定。然而，生产还在继续，还剩下5个阶段的试飞都没有完成就已经造出了93架机体。
北美决定在1954年10月扩大生产，因为未来的型号需要第二条生产线。于是，之前寇蒂斯-赖特在俄亥俄州哥伦布的工厂成为了一个额外的补充源。然而，最终生产的总计2294架F-100----比北美期待的要少，只占F-86总产量的四分之一----这都是在加州英格尔伍德的主厂区生产的。
第一批60架英格尔伍德制造的F-100A很快就于1954年9月29日进入加州乔治基地的479FDW昼间战斗机联队服役，联队长M.G..朗(Long)驾驶第一架飞机(53-1541号机)升空，他手下的一大帮飞行员都是朝鲜战争时期的米格杀手，他们很快就去探索F-100A强于之前F-86F的地方。稳定性的问题很快就遇到了，而北美派到479FDW联队的技术顾问杰克.百利(Jack Bailey)回忆道一名飞行员是如何向他展示“这么多的涂刷标记代表着他的头盔撞上座舱盖的次数，他无法解释到底发生了什么，但很明显他经历了一种惯性耦合，乔治.韦尔奇就是这么丧生的，而F-100在1954年剩下的时间里也被停飞了。”
F-100打开加力后能给飞机提供50%的额外推力，这是F-100的主要创新之一，早期的F-100A-10-NA为了减轻重量而采用了短垂尾，从而导致的稳定性的问题发生。早期的F-100A很快就把垂尾的面积增加了27%，而且生产线上的另外108架机体也接受了改装。那个时候，主翼的翼展也增加了26英寸。图中的53-1529号机后来被转交给台湾空军，现在陈列在嘉义基地。
确实，在1954年10月12日，第9架生产型F-100A 52-1764于北美帕尔姆戴尔(Palmdale)飞行测试中心上空20000英尺处在一系列大过载/高速机动时解体，导致乔治.韦尔奇身亡。这次事故后的照片，还有2天前发生的一次类似事件，表示出早期F-100A减小的垂尾以及尾舵面积对于韦尔奇的飞机在无法控制的超音速飞行时提供不了指向能力是有关联的。这次事故发生以后，现役的F-100A在地面上被停飞了3个月，此间，所有的机体都安装了新出厂的大垂尾。
尽管操纵能力明显地改进了，可还是有2架F-100A在48小时内因为控制原因而坠毁，使得被报销的总数达到了6架，并且导致了再一次被停飞，又由于北美工厂3个月的罢工而加剧了影响。479FDW联队最初的作战能力一直拖延到1955年9月才形成，而最后的122架F-100A在当年年末被交付完毕。
这种飞机的控制能力实在是太糟糕，至少有一名飞行员因为不愿再冒险进入F-100A的座舱而放弃了飞行资格。这是有历史证明的，并对飞行员们带来了连续的威胁。在1956至57年间的9个月里，英国皇家空军机组的损失记录里平均每周都有1人身亡，绝大多数都是驾驶早期的喷气式战斗机----美国空军的状态更糟。
美国空军已经把F-100重铸为一款战斗轰炸机，而不是截击机。此类战斗机有着相同的未来，因为战术空军司令部(TAC)于50年代中期通过了核弹攻击的法案(在战略空军司令部的影响下)，战斗机飞行员们一直要等到F-15A出现才能够重新拥有一款“纯粹”的战斗机。
对于接下来的F-100C（PK注：F-100B后来改名叫F-107），战术空军司令部要其取代具有核轰炸能力的共和F-84F----北美在密封的主翼中间增加了422加仑的燃油，在每边主翼上增加了2个螺栓固定的挂架。尽管这让F-100成为了世界上第一种获得这种能力的战斗机，然而将这个短小的加油管对上加油机的加油锥套并不是一件简单的事情，就像汤姆.格尔姆谢德(Tom Germschied)上校说的：
“从座舱里面几乎是不可能看到受油管的顶部，你得猜它在哪里，然后非常快地加速套上那个篮子，这样才能加油。如果你套上的加油篮，你就会看见飞机左右摇摆，如果你没有看见，那就是在最后10英尺距离内套偏了，那个加油篮肯定是撞上了你的前缘缝翼或者机身侧面。后来，他们把受油管延长了，上升了大约有3英尺左右，这样你就可以在座舱里看到它了，接来下的加油就是小事一桩。”
F-100C增加的两个挂架提高了超佩刀的对地攻击能力，中线的挂点原本用于挂载核弹，但更多挂载的是带BDU-33和Mk106教练弹的SUU-21布撒器。实战中，中线挂点更多挂载的是照相舱，但从未挂载过武器。
这个时期，美国空军的主力加油机是KB-50空中堡垒，最大速度快接近F-100C的250节失速速度，还有更慢的KC-97同温层货船。空中加油需要飞机和加油机降用一种“雪橇滑行”机动下降，以此来减小F-100的攻角。这个加油篮/加油锥套口有一个惯性卷轴系统，套住了F-100的加油管后会稍微往后缩。有些时候它不工作，会在过度弯曲的受油管上到处挥舞，把它折弯。预料之外的乱流可以让这种现象持续更长时间，把受油管折弯，使其严重变形，当杰瑞.基(Jerry Key)于1967年加入新墨西哥州卡农基地的522TFS中队时，这种情况已经得到了改善：
“当我进入F-100座舱的时候所有的工作都已经完成了，而且我总是认为加油很困难，我喜欢这么做，因为它比后来的A-7D更需要技巧。驾驶A-7只要很简单地和加油机保持队形，剩下的都由上面的加油手来操作(译注：A-7D是硬管加油)。”
F-100C装有一台动力更加强劲的J57-P-21发动机，使得它成为F-100系列中速度最快的一款。它的摇摆和俯仰减震性能也更好，同样，M1轰炸系统能够投放5500磅重的炸弹。很多之前驾驶过F-84F的F-100C飞行员相当欣喜，后者的起飞滑跑距离只有前者的一半。新的航电设备里包括有战术导航系统(TACAN)、一个无线电罗盘、仪表着陆系统(ILS)和一个与A4瞄准具配套使用的AN/APG-30A雷达测距仪。后来加装的设备有MA2低空轰炸系统(LABS)、MB3自动飞行系统[被飞行员阿列克斯.马丁(Alex Martin)称之为“出了名的可怕”]，使用的武器有集束炸弹、Mk系列常规炸弹[只有空中国民警卫队(州兵，非联邦军)的F-100C使用]和AIM-9响尾蛇。
在晴朗的天气下，典型的训练挂载就是“1-E3”配置----左边外侧挂架和右边外侧挂架上挂载一个250加仑副油箱、右边内侧挂架上挂载一个275加仑“香蕉”副油箱来配平另一侧挂载的万能武器(核弹)，剩下的外侧挂架通常被用来挂载教练弹，在这种非对称挂载降落时要把所有副油箱里的油全部烧光。越战时期的F-100C/D通常挂载MkIII“加长”335加仑或者是更大的450加仑“包”副油箱。
到了1957年1月，一共有476架F-100C被生产出来，这些飞机接下来在美国和其它一些外国空军里服役了30多年。
F-100D是主要的衍生型号，1957年最高峰时期在北美的2个主要厂区里每个月生产70架，总数达到了1274架。首飞于1956年1月24日，D型的垂尾还高出了4英尺，上面装有AN/APS-54雷达告警装置。它比F-100C重1200磅，而且后期D型机体的重量还在不断增加，于是增加了内侧的后缘襟翼来保证降落的安全。这样把降落速度限制在150节。F-100D同样在机身中线下安装了一个新挂架，以此来挂载Mk28核弹(为了投放必须对减速板做出改进，给核弹之间留下空隙)，还有改进后的零高度-最小速度的弹射座椅。