在一段时间里，简单的维护才是星战斗机设计师的最优先考虑的，当时飞机提升了一代后，相对的人工维护时数也增加了。就是因为这一点，F-104A才更加能够吸引诸如巴基斯坦和台湾这样的用户，他们已经熟悉了像F-86佩刀这样相对简单的喷气机。
洛克希德声称雷达可以在10分钟内被拆下来，M61航炮能够通过一块板子在30分钟内被安装上去，而下射的弹射座椅可以通过下方的舱盖被卸下来，让地勤站在地面上就能对座舱进行全面维护。绝大多数的发动机检修都可以通过一扇检修门来完成，这样就不用把发动机拆出来了----这也是当时许多其它战斗机的要求之一。把后机身拆开后，一支4人的维护小组可以在1小时内完成飞机的发动机更换。
电子设备在当时是超前的，大多都是模块化，而且包括了一系列的“吉普罐头”，这些“罐头”被安装在座舱后方一个巨大舱室内的冲击式电子机架上。它们能够在数分钟之内被更换，即便是在准备起飞执行拦截任务的“快速检查”区，也能够从跑道尽头的货车里拿取零配件。在星战斗机的整个服役期里，F-104A/C每个飞行小时所相对应的维护时数从未超过10小时，而在更复杂的F-104G上也仅增加到了15至20个小时，这也是很多外国空军选择它的原因。
主起落架是英国道蒂公司的一款重量轻的液体弹簧设计，由H.M.劳德(Loud)/克利夫兰气动公司按许可证生产，这种设计几乎不需要什么维护，它拥有一个手动的“重力操作”备用伸展模式。早期型号的一个不便之处就是在滑行的时候要一直按着操纵杆上的前起落架转向按钮，液压装置由2台不同的系统驱动，而它的备用动力靠一台内置气流风扇(Ram-Air Turbine：RAT)来发电，这个风扇从进气道前方的机身右下方伸出。座舱是合乎逻辑的、实用的设计，当很多其它战斗机座舱都被称为相当凌乱、低效的“办公空间”时，它却饱受赞扬。
战争武器
尽管50年代战斗机的设计理念越来越趋向于使用空对空导弹，但是航炮的发展还在鸡血，百系列的战斗机里除了F-102A三角剑在服役期间的某些时段里才装备以外，别的都配备了航炮。对于F-104和F-105雷公来说，通用电气在1953年首次测试的M61/M61A-1火神6管加特林炮从一开始就成为了它们的一部分。
相比起朝鲜战争时期战斗机使用的4门20mm M3机关炮或者6挺12.7mm(0.5英寸)M2机枪而且具有更高的射速和更好的精度，M61及其弹药筒在F-104的前机身上占据了大量的空间----第一种使用这种武器的飞机。飞机上需要安装一个复杂的两片式炮架结构，以便在航炮开火时吸收后座力并保持武器的平衡。座舱后弹药筒的标准载弹量是725发，如果是靶场训练的话就装大约100发。弹盒被保留下来了，但弹链是向下抛出弹壳的，即便机身中部挂载了副油箱也没有问题。这个系统可以保持与弹盒或者弹链的链接，但是在F-104A上的炮弹被限制为400发，后期单座型上是450发。
洛克希德最初打算为这种飞机安装2门30mm航炮，但是当五角大楼在1953年3月通过了WS-303A武器系统的验收时，T171(后来改为M61)火神炮已经被装到飞机上了。它被证明是极为精确的武器，在1000英尺距离远上的落点散布范围只在方圆3英尺范围内，平均每秒射速67发。
在中国湖海军武器测试中程用F-104A测试AIM-9B导弹的兼容性项目里，使用的是3架在事故中受损然后被修好的YF-104，接着交给美国海军来测试。这些飞机由83FIS中队和陆战队的飞行员驾驶，另外还有7架美国空军的F-104A和F-104D被用于项目的后续测试。期间发现响尾蛇导弹要避免在1.2马赫的速度上发射，因为这个速度上的超音速震荡波会停留在导弹的引导头上，扰乱冷却系统。只在一侧主翼上挂载1枚导弹有诱发飞机滚转的倾向，尤其是在低速情况下带一枚导弹进行编队飞行是绝对禁止的。F-104A-10-LO 56-0478后来成为了一架JF-104A，用于北美的XA-15高速飞行器测试项目。
火神炮成为了F-104获取空中优势的主要武器，但是WS-303A系统同样也包括了GAR-8响尾蛇1A导弹(后来的AIM-9B)，它被用于在更远的距离上攻击没有在机动中的目标，比如轰炸机。它的25磅战斗部控制了爆炸的类型，由触发或者近炸引信引爆，在距离30英尺开外爆炸产生的1500块金属碎片能够穿透1英尺厚的铝板。早期的响尾蛇重155磅，几乎要直接在目标的正后方从红狗导轨上发射，而且导弹载机的过载不能超过2G。它们可以很轻易地被其它的热源吸引开，比如太阳或者地热，在云里或者所需的狭窄参数范围稍微偏外一点也会失效。然而，在高空向一架晴朗背景下的巨大、“炽热”的轰炸机发射则能够很轻松地命中。
武器由一台轻型的RCA AN/ASG-14T1火控系统控制，它通过一台24英寸直径、铅笔头型的雷达天线和独立的光学及红外瞄准具来使用。在搜索模式下，雷达的作用距离为20英里(后期型增加到40英里)，螺旋扫描的范围覆盖成一个90°的锥形。
在多普勒脉冲雷达出现前，无法克服地面杂波的干扰使得雷达的搜索模式只能在3000英尺高度以上使用。拉近到距离目标10英里的地方后，通过操纵杆上的一个跟踪按钮，雷达可以转换为跟踪模式。雷达的扫描范围缩减到20°，而选通脉冲范围以自动锁定的方式在300至3000码距离之间使用。按下跟踪按钮，在进入选通脉冲范围时松开，再按下按钮让范围归零。一名飞行员可以据此来将距离与目标重合，而当锁定灯亮起来后，雷达开始把有关距离的信息传输到光学瞄准器上，目的是为了建立起正确的前提角度。在他的雷达屏幕上，飞行员将会每隔3秒钟看到这个目标被“涂”一遍。一个单独的计数表将显示目标的接近率，如果目标实施电子干扰，雷达将转换为“只接收”模式，接着它将进入电子对抗锁定模式的干涉中。