1949年，北美飞机公司正在成功推出F-86和役机之后，起头将设想方针对准超音速和机，

　　北美航空对F-86“佩刀”和役机进行大幅点窜，以期望能达到超音速的目标，但这并不容易。1949年9月4日，北美航空决定将全数资本集中正在研制F-86D全天候截击机的改良型上，以确保具备超音速机能。打算采用通用电气公司的J47改型策动机，正在10668米的高度时将能达到1.03马赫的极速。但正在向美国空军提交方案时却被否决，美国空军则成北美航空设想一种昼间和役机。

　　1951年，正在颠末了一番点窜后，但也被美国空军否决，不外认为这个设想有成长成空优和役机的潜力。之后，北美航空又预备了“佩刀45”方案，这里的“45”是指机翼后掠的角度。正在“佩刀45”方案中，新型和机不只连系了“F-86D”和“F-86E”的特点，还利用了普拉特·惠特尼新设想的J57-P-1涡轮喷气策动机，估量正在10668米高空可以或许达到1.3马赫的最大速度。

　　“佩刀45”方案终究打动了美国空军。1951年10月，虽然此前相关键的研发人员担忧这个以F-86昼间和役机为根本的设想将会过于复杂和高贵，USAF委员会仍是决定启动“佩刀45”项目。1951年11月1日，空军取北美航空签定了两架“佩刀45”原型机和110架出产型飞机的意向合约。

　　1951年11月，北美航空起头“佩刀45”的出产型研制工做，公司型号NA-192。1951年12月，美国空军正式将“佩刀45”的型号定为F-100，成为首架型号过百的美国和役机。

　　F-100和役机采用一般式结构，机头进气，以便为机载雷达留出空间。中等后掠角悬臂式下单翼，低平尾和单垂尾形成倒T形尾翼结构。其进气道为保守的皮托式进气道，机头没有用来调理进气的激波锥。如许，超音速时将正在进气口构成阻力极大的正激波，并严沉影响进气道总压恢复。这也是F-100的最大速度只能盘桓正在跨音速区的次要缘由之一。该机的机翼为新设想的薄翼型机翼，其相对厚度仅有7％，从而大大减小了高速飞翔的阻力，机翼后掠角为45度。

　　F-100是第一种正在机身主要布局上采用钛合金的飞机，其次要目标是为了避免超音速飞翔时气动加热导致飞机布局强度降低因为这一设想，每架F-100的钛合金分量达到295千克。