Program budowy i rozwoju silników J83 zakończono w listopadzie 1958 roku, co ograniczyło wybór do J85 i JT12A. Ostatecznie, na przeznaczonym do prób w konfiguracji czterosilnikowym drugim prototypie (N329K), zamontowano jednostki JT-12A-6 o ciągu 1360 kG. Nie była to pierwsza tak znacząca modernizacja maszyny prototypowej. Trochę wcześniej przetestowano na niej z sukcesem najbardziej charakterystyczny element nowej konstrukcji – dwa stałe dodatkowe zbiorniki zewnętrzne umieszczone w centralnej części skrzydeł, każdy o pojemności 2139 litrów. Samolot w wersji czterosilnikowej po raz pierwszy wzbił się w powietrze w styczniu 1960 roku. Maszyna otrzymała oznaczenie wytwórni L1329.
Nie będąc pewnym zamówień, Lockheed podjął ryzykowną decyzje o uruchomieniu produkcji seryjnej. Ryzyko opłaciło się, gdyż w marcu 1960 roku firma dysponowała zamówieniami na 20 samolotów w wersji czterosilnikowej i dalszymi opcjami.