Projekt wyewoluował w kierunku maszyny z wyraźniej zaznaczonym kadłubem i zaokrąglonymi skrzydłami.
Przedstawiony dowództwu US Navy projekt, wzbudził zainteresowanie, które 16 grudnia 1949 doprowadziło do zamówienia na dwie maszyny prototypowe oznaczone jako XF4D-1. Ze względu na charakterystyczny kształt przypominający płaszczkę samolot został nazwany Skyray, co można tłumaczyć jako "podniebna płaszczka".
Skyray był konstrukcją bezogonową ze skrzydłami w kształcie delty o zaokrąglonych końcówkach. U nasady skrzydeł znajdowały się wloty powierza do silnika odrzutowego, a paliwo znajdowało się w zbiornikach w kadłubie i skrzydłach. Na krawędziach natarcia zainstalowano skrzela zwiększające siłę nośną podczas startu i lądowania, a na krawędziach spływu klapolotki i powierzchnie sterowe. Maszyna została oblatana 21 stycznia 1951 roku w bazie Muroc (obecnie Edwards).