Кларенс Джонсон начал работу над своим истребителем зимой 1951 г., сразу после посещения Кореи, где он, вместе с другими авиационными специалистами занимался анализом той катастрофической ситуации, в которую попала истребительная авиация США. Американские летчики жаловались Джонсону, что их сложные и дорогие машины проигрывают простым советским МиГ-15. В своих беседах с боевыми пилотами Джонсон пытался выяснить их взгляд на облик идеального боевого самолета будущего. Коллективный разум рисовал в воображении конструктора легкий и дешевый самолет, превосходящий перспективные истребители противника в скорости, скороподъемности и высоте полета.
Первые наброски истребителя будущего Джонсон сделал вместе с руководителем департамента разработки фирмы Локхид Хэллом Хайбардом. Один из эскизных проектов, известный как №227-0-6, имел лобовой воздухозаборник с подвижным конусом, треугольное крыло и стабилизатор, вынесенный на середину киля. Внешне самолет был довольно похож на МиГ- 21. Но наличие сплошного воздуховода в фюзеляже, затруднявшего размещение топлива и оборудования, заставило конструкторов отказаться от такой компоновки и освободить носовую части, перейдя к боковым воздухозаборникам. Затем к работе подключились аэродинамики Фил Колман и Ирв Кулвер. Именно Кулвер убедил конструкторский коллектив отказаться от треугольного крыла и выбрать простое прямое, с небольшим размахом, как у опытного скоростного самолета Х-7. К осени 1952 г. самолет, наконец, приобрел тот неповторимый стремительный вид, который все мы знаем по многочисленным фотографиям.
Первоначально разработка самолета шла на «голом» энтузиазме и когда настало время воплощения идеи в металл, Джонсон обратился к военным за соответствующим финансированием. Чертежи и расчеты отправили в Пентагон, где концепция Джонсона получила одобрение. В декабре 1952 г. был объявлен конкурс на создание нового самолета для завоевания превосходства в воздухе и замены тактического истребителя F-100, с максимальной скоростью полета около М=1,3, испытания которого тогда шли полным ходом. В техническом задании ВВС указывалось, что новый истребитель должен был летать уже на скорости М=2 и обладать практическим потолком не менее 18300 м, что на 1500 м больше чем у F-100. Конструкторам рекомендовалось использовать перспективный ТРД J79 с фирмы General Electric, с тягой на форсаже 6700 кгс и вооружить истребитель двумя 30-мм пушками, а также установить на него радиолокационную станцию.
