Del F-107 se llegaron a construir tres prototipos, que terminarían su carrera como aviones de pruebas.[3] Se incorporaron una aleta vertical totalmente móvil y un sistema de control de vuelo automatizado que permitía alabear al avión a velocidades supersónicas usando los deflectores.[7] La toma de aire estaba en la poco usual localización dorsal ya que la Fuerza Aérea había solicitado el transporte de un arma nuclear semiconformada bajo el fuselaje.[8] Las implicaciones que esta elección de diseño tenían para la supervivencia del piloto en una eyección fueron problemáticas.Sin embargo esto no fue considerado muy importante para un avión cazabombardero táctico, y además se asumió en esa época que el combate se produciría mediante el intercambio de misiles fuera del alcance visual.[13] La designación F-107A fue la única asignada al avión,[12][14] aunque a menudo se use "YF-107A" en las publicaciones.[16] Aunque llevó a cabo exitosamente su vuelo, el paracaídas de frenado no se abrió, lo que resultó en un aterrizaje "caliente", rompiéndose la pata del tren de aterrizaje delantero.Se usó para realizar pruebas de armas con bombas convencionales y atómicas.El avión N.º 1 está actualmente en la colección del Pima Air & Space Museum.En septiembre de 1959, con Scott Crossfield a los mandos, el avión N.º 3 resultó dañado durante un despegue abortado.
Vista lateral del North American F-107A, AF Ser. No. 55-5119, en el NMUSAF.
North American F-107A, AF Ser. No. 55-5118, en vuelo.
