O XF4H-1 foi deseñado para transportar catro mísiles guiados por radar AAM-N-6 Sparrow III semi-recesados, e para ser impulsado por dous motores J79-GE-8. Como no McDonnell F-101 Voodoo, os motores sentáronse baixos na fuselaxe para maximizar a capacidade interna de combustible e o aire ingerido a través de tomas de xeometría fixas. A asa de sección fina tiña un barrido de 45 ° e estaba equipada con flaps soprados para un mellor manexo a baixa velocidade. As probas do túnel de vento revelaron a inestabilidade lateral que requiría a adición de 5 ° dihedral ás ás.
23°