第二代巫毒
美国空军明显被XF-88的潜力所打动，而且依旧认为护航战斗机是战略空军司令部未来的一个可行计划，尤其是朝鲜战争展示出米格-15对B-29产生的威胁令人猝不及防。然而，战略空军司令部也正在远离二战时期的重型轰炸机编队打击模式，转而采取波音B-47同温层喷气这样的单机打击方式，后者最终于1951年服役，取代了B-36。同样，李梅将军也失去了对护航战斗机的兴趣，B-47将会单机执行高速任务，而不会依赖护航编队。同温层喷气的主要对手是SA-1“引导”地空导弹，并不是截击机，接下来服役的B-52同温层堡垒则在最大速度和巡航高度上更胜一筹，使得当代的战斗机望尘莫及。
麦克唐纳同样受到鼓舞，继续发展它的远程战略战斗机理论，但是要修改设计，这样才能执行投放小型核弹的战术任务，比如轰炸B-47航行途中的敌军防空阵地。由于得到一款新一代动力更加强劲、更可靠、更经济的涡喷发动机支持，这种飞机承担这项新的艰巨任务的能力也进一步被增强、普拉特.惠特尼的双转子J57发动机诞生于1952年，开加力的最大推力达到了15000磅，相比之下XF-88的J34仅3600磅。容纳2台J57需要更大的机身，麦克唐纳新战斗机的作战半径比起之前的旧巫毒大了一倍，最大速度也快了很多。实战中，当一些RF-101C飞行员被地面火力打掉一台发动机后，这种双发设计就成为了他们的救命之物，最初的2340加仑载油量也是F-84雷电喷气的近4倍。
这些事实都是航空材料司令部武器系统105(WS-105A)对所谓“战略战斗机”的需求基础，它要求最大航程要达到8000英里----比B-36的10000英里要少，但足够在绝大多数情况下为大量轰炸机提供护航。在战略空军司令部的机组中，当时最普遍的观点就是自己的任务“有去无回”，因此护航战斗机也没必要返航。
爱德华.弗莱什和他的设计团队最终又回到了XF-88的方案上，更大的J57发动机和油料占据了座舱后方的绝大部分机身。他们很快意识到被放大的机身接下来将会成为一款崭新的飞机，收到了美国空军的意向书后，这个设计最终被赋予XF-101的编号。
更大的进气道带有可变进气口和边界层吸除装置，通过内侧部分的一致延伸而稍微扩展了主翼的面积，将平尾重新定位在更宽的垂尾顶部附近(大小是XF-88的两倍)是主要的外部区别。作为对低速和超音速飞行时不显著扩大垂尾面积而保证最佳操作能力的妥协，经过了风洞测试后，尾部的布局很晚才定型，这也成为了巫毒的弱点。机身长度从54英尺2英寸延长至67英尺5英寸(之后还会在RF-101A/C侦察型上延长至69英尺4英寸)，而翼展仍旧维持在XF-88A的39英尺8英寸。
F-101A-5-MC 53-2426带着高视觉的橙色和灰色色块，因其在1957年12月12日的破纪录飞行而被称为火墙，当时它于39000英尺高度飞出了1207.6马赫的速度。更长的F-101B型加力燃烧室被装在发动机上，这样，试飞员阿德里安.德鲁就可以于这次飞行中获得12%的额外推力，也让公众了解了巫毒空前的性能。这是第一款速度超过1000英里/小时的量产型机体，而试飞员哈里.施密特非正式的把它飞到了近2马赫速度，于是就决定了RF-101将成为美国空军速度最快的战术侦察机的命运。
净重方面，早期的F-101为48000磅，是XF-88A的两倍，也使得F-101A成为的当时最重的单座战斗机，翼载和推重比也是最高的。这样的重量对主翼的结构强度也要求很高，并带有厚厚的加工蒙皮。延长的主翼内侧部分能够容纳巨大的襟翼，引进了英国设计的空中加油技术后，飞机的作战范围也得到了延伸，因此，前机身安装了一根可收放的空中加油管，此外还包括了一台AN/APG-37雷达。
XF-88上的20mm航炮只留下了4门，附带一台MA-7火控系统，但条文规定的只有无制导折叠翼火箭弹、休斯AIM-4猎鹰红外格斗弹以及机身中线挂点处的一枚巨大的Mk5核弹，由MA-2低空轰炸系统瞄准，并以新式的垂直角度投放模式进行投弹----生存力更强的“抛弹”战术。1952年，麦克唐纳在第二架XF-88A上测试了F-101A的机鼻、固定的空中加油管和一体式“平板”平尾。
麦克唐纳的努力终于在1953年5月得到了回报，与美国空军签署的首个合同订下了29架F-101A发展型。由于该型机作为XF-88的一种发展型，因此也就没有包括“XF-101”原型机。一年后，该公司收到生产2架RF-101的订单----WS-105L项目下取代RF-84F雷闪的第一个阶段，后者当时是美国空军的主力战术侦察机。当麦克唐纳公司的F3H恶魔舰载战斗机遭遇到严重的发动机故障时，美国空军的订单就相当受欢迎。
第一架F-101A，编号53-2418，于1954年8月11日滑出圣路易斯的厂房，并且光荣地在主翼上刷有“美国空军”的字样。1954年8月20日被空运至爱德华兹空军基地，9月29日由公司首席试飞员鲍勃.利特尔(Bob Little)驾驶完成了首飞。他把一旁伴飞的F-100超佩刀远远甩在身后，并达到了1.07马赫速度----这是一款飞机首次在首飞中就超过了音速。期间出现了一些短暂且重复的压缩叶片失速的情况，第二次试飞中的笔直转向时则更加明显。对进气道的修改势在必行，可是由于缺乏超音速风洞，导致数据和进气道气流数据的预测并不准确。