F-20还配备了新的气泡座舱盖，与F-5E相比，飞行员后方视野增加了50％，改进的弹射座椅和头枕设计进一步提高了飞行员后向视野。
安装新座舱盖的F-20第二架原型机82-0063/N3986B
F-20具有两个翼尖导弹发射导轨和五个可挂载副油箱或武器的外部挂架，机腹挂架可挂一枚Mk84 907千克炸弹或多达五枚Mk82227千克炸弹，四个翼下挂架可挂载一枚907千克炸弹。下单翼和起落架的位置限制了该机的挂架数量，其竞争对手F-16A可在两个翼尖导弹发射导轨和9个挂架上挂载多达7.8吨外挂物。
F-20外挂物展示
但与当时的F-16不同，F-20可发射AIM-7“麻雀”超视距空空导弹，最多可在翼下挂载4枚这种导弹。该机在试飞中也对AGM-65“小牛”和AGM-84“鱼叉”导弹进行了测试，并成功展示挂载四管30毫米GPU-5/A机炮吊舱（基于GAU-13/A加特林机炮）进行扫射。
F-20的超视距空战能力是该机相对早期F-16的一大卖点 虽然有3架F-20原型机在机鼻安装两门M39机炮，但生产型将换装两门福特航宇的“虎爪”机炮，该炮基于M39，但比M39A2更轻巧射速更高。
坠机悲剧
“虎鲨”首架原型机GG1001的序列号是82-0062（美国空军序列号）/N4416T（民机注册号），该机具有红白相间涂装，在下线时被涂上了77-1983的虚假序列号，反映出F-20争取在1983年7月投产的目标。GG1001于1982年8月30日在拉斯·斯科特的驾驶下首飞，该机具有F-5E的标准座舱盖和机鼻以及F-5E/F-5G-1的标准航电，一开始安装7.25吨推力的F404发动机。在首飞中，GG1001就在40分钟的飞行中爬升至12000米高度并达到1.04马赫。到1983年4月底，该机已经完成240架次飞行，其中包括对10个潜在客户的飞行演示。
第一架F-20原型机
GG1001随后被喷涂成双色灰涂装，但该机于1984年10月10日在韩国水原空军基地的展示飞行中坠毁，诺斯罗普试飞员达勒尔·康奈尔遇难。事后调查显示，康奈尔在大过载机动中失去了意识，导致飞机失控。
首架F-20原型机的新涂装
第二架原型机GI1001的序列号是82-0063/N3986B，于1983年8月26日首飞。该机具有完整的F-5G-2航电，其中包括平显、霍尼韦尔激光惯导系统，本迪克斯下视显示器和特利丹任务计算机。该机还配备了重新设计的气泡座舱盖，能容纳G-200雷达的大型雷达天线罩，以及7.7吨推力的F404-GE-100发动机。
第二架F-20原型机
这架原型机的结局也很不幸，1985年5月14日在巴黎航展之前的一次排练中坠毁在拉布拉多的鹅湾加拿大空军基地，诺斯罗普试飞员戴夫·巴恩斯遇难，事故原因再次被归咎于过载导致的意识丧失（G-LOC）。
第三架原型机GI1002的序列号是82-0064/N44671，与第二架原型机配置相同。该机于1984年5月12日首飞，主要用于武器试验，包括“麻雀”导弹的试射和“鱼叉”反舰导弹兼容性测试。最后诺斯罗普将这架唯一幸存的F-20捐给了位于洛杉矶博览公园的加利福尼亚科学中心。
第三架F-20原型机
第四架原型机GI1003的序列号是82-0065，但在完工前就被取消，因此没有民机注册号。第四架F-20原型机接近生产型配置，将配备整体油箱而不是之前的软式油箱，使内油容量从2吨增加2.3吨，并将配备新设计的1250升副油箱。预计该机航电进一步升级，并换装8.16吨推力的F404发动机。
GI1003的机翼前后缘襟翼也经过重新设计，配备三点致动器而不是单点致动器，动作速度提高并带大量自动设置功能，襟翼改进和和推力增加有望使该机的转弯性能提高约2°/秒。
罕见的F-20三级编队照片
F-20之死
越来越明显的一个事实是，F-20要想在出口客户中赢得声誉就先要获得美国国内订单。1984年11月，美国国会指示空军和海军研究使用单一型号飞机来同时承担两军侵略者中队假想敌任务的可能性，这为F-20提供了机会。但美国海军在1985年1月宣布选择F-16N，有传言称通用动力这次亏本销售了F-16N，用意是破坏F-20的市场前景。
F-20假想敌涂装想象图
同时F-20在空中国民警卫队中队的新战斗机招标中也输给了F-16。诺斯罗普认为F-20的紧急起飞时间、AIM-7“麻雀”能力以及低成本都非常适合国警队需求，但美国空军还是在1986年10月31日选择了F-16。诺斯罗普提交的以1500万美元单价采购396架F-20A的报价被拒绝。
F-16N假想敌战斗机