Skrzydła miały trójkątny kształt o cienkim profilu. Podwozie główne również umieszczone było w kadłubie, za skrzydłami. Przy prędkości 3 Ma powierzchnia samolotu nagrzewała się do temperatury ponad 300 °C, a krawędzie natarcia skrzydła – do ponad 700 °C, dlatego niemal cały samolot wykonano z tytanu, który zapewniał utrzymanie sztywności i trwałości konstrukcji w tym zakresie temperatur. Przy dużych prędkościach niemożliwa była ewakuacja pilota poprzez klasyczne katapultowanie, dlatego też opracowano specjalną kapsułę chroniącą pilota przed wpływem strug powietrza, wystrzeliwaną w dół przez specjalną, odrzucaną klapę. thumb|XF-103
Uzbrojenie System kierowania ogniem i uzbrojenia, oznaczony jako MX-1179 opracowała firma Hughes. Samolot w ostatecznym zakładanym wariancie miał zabierać na pokład sześć rakiet powietrze-powietrze AIM-4 Falcon lub cztery pociski AIM-4 i dwa pociski AIM-47 Super Falcon (przeznaczone również do niszczenia celów powietrznych, ale uzbrojonych w głowice atomowe W-57). Uzbrojenie miało być uzupełnione o 36 niekierowanych rakiet kalibru 70 mm. Uzbrojenie mogło być używane tylko do prędkości 2 Ma, gdyż przy większych prędkościach nie można było otworzyć osłon komór przenoszących rakiety.