截至1958年12月，F-108飞机的相关数据为：机长89.2英尺（约27.188米），翼展57.4英尺（约17.5米），且机翼采用了前缘大后掠角的“箭形翼”设计，翼面积1865平方英尺（约173.3平方米）。翼根部分没有变化，不过翼尖部分略微下反了几度，此举意在提升“升力系数较高时的稳定性”。一个不太显眼的变化是机翼前缘略微有所“扭曲”，意在降低跨音速阻力。机背上的大型单片垂直稳定翼面现在改成全动式的了，只有前缘的一小块仍然是固定式的（这与XB-70A轰炸机的最终设计非常像），固定部分和可动部分之间的铰接线向前倾斜。安装在翼展中段机翼下方和机身后部外侧的固定式垂直安定面仍然存在。飞机由两台J93-GE-1发动机提供动力，不过此时改进型发动机的不加力推力达到了16900磅力（约7.67吨），加力推力更是达到了24800磅力（约11.25吨）。飞机的空重提高到了50544磅（约22.93吨），最大起飞重量为102234磅（约46.37吨）。
最终的机翼几何外形表明，F-108截击机采用了颇具特点的变弯曲箭形机翼。有趣的是，照片中所示的这个风洞模型并未安装垂直翼面——正常情况下这类翼面应当位于机翼下方；而且与通常所见的F-108机翼控制翼面的设计特征相比，该模型的后缘控制翼面有轻微的不同。
1959年1月26日，相关人士对F-108的全尺寸模型进行了观摩。北美公司报告说，首批5架飞机将采用金属机鼻，而非复合材料雷达天线罩；另外这5架飞机将不会安装火控设备，这主要是为了安装12英尺（约3.66米）长的试飞探测设备（类似空速管）。预计将在1961年3月份让XF-108进行首飞，同时美国空军对这款飞机的需求量不变，仍为480架。
在1959年1月组织相关人士对全尺寸模型进行观摩时，F-108截击机已经确定采用白色的蒙皮涂装，且后部座舱盖上采用了小圆窗设计。机翼下方的垂直安定翼面进一步放大，采用6英寸（152.4毫米）风帽的红外搜索跟踪系统传感器也已经出现在了机翼前缘上。
1958年12月确定的设计指标与最终以全尺寸示人的模型之间存在差异，主要是动力设备：该项目自一开始就确定将J93-GE-1发动机作为标准动力设备，此时却被代之以J93-GE-3R发动机的改进型，新发动机正常推力17500磅（约7.94吨），加力推力27200磅（约12.34吨）。新发动机还增加了反推装置，这也是人们一直希望为其加上的。反推装置为每台发动机额外增加了345磅（约156千克）的重量。发动机的基本指标与最终用在XB-70A轰炸机上的发动机数据相近，不过XB-70A轰炸机的发动机没有安装反推装置。
只有飞行员才能对F-108截击机的飞行进行控制。上面这幅照片拍摄的是较晚期的XF-108飞机，显示的是紧挨着油门的反推装置的控制系统。关于在飞行期间是否可启动反推装置，曾有过一场激烈的争论，不过结构工程师最终认定这样做会使机体承受过度的应力。
从1959年年初开始，基于其看上去颇为顺利的研制过程，XF-108这款远程截击机得到的支持越来越多，但这一切最终因为日渐严重的资金问题而告吹。美军防空司令部反对该机的服役日期再有任何拖延，正如他们对之前的拖延所表示的反对那样。美国空军科学顾问委员会也支持该项目。在评估了F-108飞机与数个竞争机型（包括用B-58轰炸机改装的截击机）的优劣后，美军参谋长联席会议肯定了F-108的价值。还有人指出，F-108项目是在为B-70轰炸机的子系统研制工作买单，就算F-108项目最终被取消，花的这些钱也不会浪费。但政客们看上去却不关心这一切，虽然F-108的研发工作还在进行着——至少目前仍在进行着。
正如最初完工时那样，该全尺寸模型表面保留了自然的金属底色，且绘有20世纪50年代后期美国空军采用的标准徽章图案。注意翼尖处略微向下的下反角和照片中显示的双座舱盖，其特点与早期方案类似，即后部座舱盖顶部和两侧安装有较大的单扇玻璃窗。
1959年5月15日，这架飞机被命名为“轻剑”（Rapier），这是沿袭了北美公司用刀剑命名战斗机的传统（虽然这一“传统”只维持了不长的时间）。6月12日，修改后的飞机指标数据获得通过，飞机的基本外观未有大的变化，但许多细节进行了重新优化：机翼前缘从相对较为“圆滑”的外形被改为较为“尖锐”的翼剖面。在最近的一轮风洞测试中，方向稳定性成了一大问题，为解决这一问题，又做出了诸多改进。机翼下方的垂直安定面加大了，同时有了轻微的前缘后掠，它们的前缘向前进行了延伸，下缘向下进行了延伸，总面积由原先的75平方英尺（约6.97平方米）扩大到了88.5平方英尺（约8.22平方米）。垂直安定面上的铰接线也做了改进，此时仍然是倾斜的，且一直延伸到机身。机翼获得了一个4度的上反角，以便让较大的翼面上的垂直安定面获得充分的离地高度。机身下的固定式垂直安定面被代之以面积更大的安定面，后者在机轮放下时可向两侧折叠，以提供足够的离地高度。此举将每个安定面的面积从10.9平方英尺（约1平方米）增加到了37平方英尺（约3.44平方米）。
F-108截击机的最终版“官方”外形是在1959年6月12日公布的，从公布的外观中可以看出，北美公司仍在努力解决飞机的方向稳定性问题。机翼下的垂直安定面进一步加大，机翼前缘的后掠角略微有所减小，机翼前缘进一步向前延伸，机翼后缘也向后延伸了，从而提供了88.5平方英尺（约8.22平方米）的翼面积——之前是75平方英尺（约6.97平方米）。机翼获得了4度的上反角，从而让加大的翼下垂直安定面获得了足够的离地空间。机身下的固定式腹鳍也被换成了面积大大增加的、可向两侧折叠的腹鳍，这样当机轮放下时也能获得足够的离地空间。新腹鳍的面积从之前的10.9平方英尺（约1.01平方米）增加到了现在的37平方英尺（约3.44平方米）。垂直安定面（腹鳍）上的铰接线也进行了修改，这一次仍然是倾斜的，而且一直延伸到机身。
前机身也进行了轻微的修改，旨在降低机身曲面的弯曲度。此举降低了超声速飞行时的阻力，并使航程略微有所增加，这就可以用来“抵消”飞机重量的增加：此时飞机空重50907磅（约23.1吨），最大起飞重量104320磅（约47.32吨）。两台J93-GE-3AR发动机（带有反推装置）可提供高达20900磅（约9.48吨）的正常推力和29300磅（约13.3吨）的最大推力。4个机翼油箱和5个机身油箱可为发动机提供7109加仑（约26910升）的JP-6燃油。一份估计表明，该机每个飞行小时需要3.6小时的维护保养时间。
考虑到J93发动机和ASG-18火控系统的复杂性，这幅艺术家创作的想象画可谓是令人绝望地乐观了：从图中可见，为了维护F-108飞机，地勤人员只需要有限几台地面支持与维护设备。不过这是在20世纪50年代，一个“一切皆有可能”的年代。
尽管如此，F-108项目的成本最终导致一切技术上的进步都变得黯然失色。1959年6月，该机预期中的尖峰生产速率被砍掉了；8月21日，该项目被归入了“对开销进行最严格限制”的一类项目。一系列项目进度表因此受到了影响，技术变动、生产效能和其他技术问题都需要重新考虑。不过这些都是细枝末节，最关键的是美国空军已经无力继续为该项目提供资金了。1959年9月23日，F-108截击机研制项目被正式取消。
甚至在F-108项目于1959年9月23日取消之后，北美公司仍坚持对这款设计进行优化。上图是1960年年初提出的一种设想的概念图，可见前机身和进气道的外形有了显著的改变，这主要是为了尝试着“治愈”F-108截击机存在的方向不稳定问题——这一问题在早期设计的风洞测试期间就存在了。此时，该项目看上去似乎有那么一丝丝改变的希望，即有可能在1960年起死回生，因为美国空军仍然需要装备一款远程截击机，但这一切最终未能发生。尽管有些人曾不那么热心地想采购那款洛克希德公司“黑鸟”战略侦察机的防空截击型号，但美国空军最终还是被迫继续使用康维尔公司研制的F-106截击机，直到防空司令部于1979年解散为止。
后续的测试工作
饶是如此，五角大楼方面还是让ASG-18火控系统和GAR-9导弹的研制工作继续进行了下去。1958年10月17日，康维尔公司收到了一纸合同，要求改装两架B-58轰炸机（机号分别为55-660和55-665），并按照特定的参数指标制造三个吊舱，供ASG-18火控系统和GAR-9导弹测试使用。最终，由于资金短缺，机号为55-660的那架飞机被砍掉，只保留下了机号为55-665的那架B-58A轰炸机和两个吊舱。第一个吊舱于1959年5月28日完工，第二个吊舱于1959年7月15日完工。每个吊舱都有较大的内部空间，可安放一枚GAR-9导弹、相应的氟氯烷制冷系统、遥测设备和跟踪用的曳光管。
1959年2月23日，那架用于测试的B-58轰炸机的前机身进行了大规模改装，以容纳ASG-18雷达及其40英寸（101.6厘米）的天线。新的雷达罩差不多延长了7英尺（约2.134米），直径也略有增大，这也令这架B-58获得了“史努比”（Snoopy，译者注：这是美国《花生漫画》中的角色，原型为米格鲁猎兔犬，其鼻子可能有点类似改装后的B-58机鼻）的绰号。这架改装后的B-58于1960年3月11日首飞，不过由于飞机存在的某些问题，导致未能对火控系统进行操作。3月22日，在维修之后，这架B-58在天上飞了1小时40分钟，并对ASG-18火控系统进行了为期50分钟的操作。
如果说，从一个被下马的武器研制项目所保留下来的先进技术遗产中受益匪浅的话，那么F-108截击机的武器系统无疑是一个令人印象深刻的例子，因为其最终导致了休斯公司AIM-54“不死鸟”导弹和AN/AWG-9雷达的诞生，而这两者悉数应用到了格鲁曼公司的F-14“雄猫”战斗机上并获得了极其巨大的成功。尽管如此，为了评估F-108的硬件设备，设计方还专门搞了个飞行测试平台，即一架改装后的康维尔B-58“盗贼”轰炸机。改装后的飞机增大了雷达天线罩的容积，并在前机身两侧安装了两套IRST传感器，一边一套。这架外观独特的飞行测试平台被恰如其分地赋予了“史努比”的诨名，并于1960年3月首飞。“史努比”改装后的大鼻子内容纳有一台为休斯公司的ASG-18雷达系统设计的、直径40英寸（101.6厘米）的天线，这使得与普通的B-58轰炸机相比，“史努比”要长出将近7英尺（约2.135米）。从1962年5月到1964年2月，GAR-9导弹（后被重新命名为AIM-47）从“史努比”上进行了一系列成功的发射。
1961年8月，首枚GAR-9导弹从地面上进行了发射试验，以验证洛克希德公司火箭发动机的性能是否达标。到1962年1月，共进行了三次无制导地面发射试验。1962年1月15日，首枚制导导弹飞到了距离一架QF-80无人靶机55英尺（约16.76米）的距离内，当时这架靶机正在13500英尺（约4115米）的高度飞行。1962年5月25日，“史努比”首次进行了GAR-9导弹的空中发射试验，这枚导弹从距一架QF-80无人靶机6英尺（约1.83米）远的地方飞了过去，这架靶机当时距离B-58发射载机约15海里（约27.78千米）远。1962年8月17日，又进行了一次类似的测试，在这次测试中，导弹“抓住”了目标靶机的侧面。
那架绰号为“史努比”的，用于测试J93发动机和斜切可调式进气道的B-58轰炸机
最初直径7英寸（约17.18厘米）的红外搜索跟踪系统传感器也被安装到了这架B-58测试平台上，前机身两侧一边一个，其安装部位相对于雷达的位置关系与后来洛克希德公司的YF-12A截击机基本类似。之所以选择这一设备，而不是更新、也更灵敏的头弧部直径为6英寸（约15.24厘米）的设备，仅仅是因为前者已经研制完成，并准备测试了。
美国空军仍然想要获得3马赫截击机，并决定将ASG-18火控系统和GAR-9导弹安装到洛克希德公司的3架防空截击型“黑鸟”飞机上，这款充满了传奇色彩的飞机是由凯利•约翰逊研制的。1961年年底，休斯公司已经完成了首套准备安装到YF-12A截击机上的ASG-18火控系统的研制工作。GAR-9导弹也在1962年被重新命名为AIM-47。最终，共有约80枚AIM-47导弹被生产了出来。到1963年年底，YF-12A截击机已经能够进行对AIM-47导弹的完全制导发射，且最后一次从“史努比”上进行的发射测试是在1964年2月间进行的。之后，ASG-18系统被从“史努比”号上拆除，以支持YF-12A项目。“史努比”最终被送到了爱德华兹空军基地的航空照相测试靶场，它将一直停放在那里，直到今天。
F-108截击机的后座舱看上去非常像短短几年之后问世的YF-12A，这一点并不令人感到惊讶。这两款飞机的座舱中都是与休斯公司的ASG-18火控系统有关的显示器和控制设备的天下。上面这幅照片展示的是F-108飞机的后座座舱，证据是在右侧的仪表板上有红外搜索跟踪系统的控制按钮。左下方几乎看不见的是鲜红色的“按下开火”按钮，用于发射3枚GAR-9导弹。后座的雷达操作员没有任何飞行控制权限，而且其座舱视野也非常有限。