El XF4H-1 va ser dissenyat per portar quatre míssils guiats per radar AAM-N-6 Sparrow III semi-recessos, i per ser impulsat per dos motors J79-GE-8. Com en el McDonnell F-101 Voodoo, els motors es van asseure baixos en el fuselatge per maximitzar la capacitat interna de combustible i l'aire ingerit a través de les preses de geometria fixes. L'ala de secció fina tenia un barrido de 45 ° i estava equipada amb flaps de bufet per a una millor maneig a baixa velocitat. Les proves de túnel de vent havien revelat inestabilitat lateral que requeria l'addició de 5 ° dihedral a les ales. Per evitar el redisseny de la secció central de titani de l'avió, els motors de McDonnell van inclinar només les porcions de les ales, que van ser d'una mitjana de 12 °, que van ser necessàries per interseguir 5 ° sobre les ales.
Radar AN/APQ-50