Jednostką napędową maszyny miał być początkowo turboodrzutowy silnik Westinghouse J40, ale ponieważ był on ówcześnie opracowywany, zdecydowano się na inną jednostkę napędową Allison J35-A-17 o ciągu 22,3 kN, która jednak okazała się zbyt słaba. Nieco później zmieniono silniki na mocniejsze Westinghouse XJ40-WE-6 o ciągu 31,1 kN bez dopalacza, a później na XJ40-WE-8 p ciągu 51,6 kN z dopalaniem. Silniki te pozwoliły 3 października 1953 pobić rekord prędkości na samolocie Skyray z wynikiem 1213 km/h. Ze względu na awaryjność silników firmy Westinghouse w marcu 1953 roku po raz kolejny wymieniono je, tym razem na Pratt & Whitney J57-P-2 o ciągu 64,5 kN z dopalaniem. Zabudowa nowego silnika okazała się bardzo problematyczna ze względu na jego większe rozmiary.
Pierwsze produkcyjne egzemplarze F4D dostarczono do jednostek marynarki wojennej w 1956 a do korpusu Marines w 1957. Piloci latający na Skyrayu ochrzcili maszynę Ford ze względu na oznaczenie F4D, które po angielsku wymawia się: ef-four-dee. Pomimo wielu zalet samolot posiadał też wady, z których najpoważniejszą była niestabilność przy prędkościach bliskich prędkości dźwięku. Ponadto przy podchodzeniu do lądowania maszyna ześlizgiwała się na skrzydło, co objawiało się niejednoczesnym lądowaniem kół podwozia głównego.