F-102 dirancang untuk menggantikan F-89 Scorpion. Prototype jet tempur ini masih menggunakan mesin turbojet Westinghouse yang ternyata kurang bertenaga dan membatasi kecepatan pesawat pada kecepatan subsonik, padahal USAF menginginkan pesawat ini memiliki kecepatan supersonik. Untuk mengatasi masalah tersebut akhirnya diputuskan untuk mengganti mesin Westinghpouse J40 dengan mesin turbojet Pratt & Whitney J57, walaupun hal ini berarti harus merubah desain pesawat. Perubahann tersebut antara lain penambahan panjang pesawat serta modifikasi pada air intake dan sayap. Hal inilah yang mengakibatkan F-102 baru diterima oleh skadron-skadron operasional USAF pada tahun 1956.
F-102 adalah salah satu jet tempur pertama yang tidak dipersenjatai dengan kanon dan sepenuhnya mengandalkan pada roket dan rudal. Persenjataan F-102 ditempatkan pada tiga weapon bay di bagian bawah pesawat. Sebagai interceptor, jet tempur ini dipersenjatai dengan dua peluncur roket kaliber 70mm (masing-masing berkapasitas 12 roket) dan enam rudal udara ke udara AIM-4 Falcon. Ada dua varian utama F-102, yaitu varian interceptor fighter F-102A dan varian jet latih TF-102A. Sementara varian F-102B tidak jadi diproduksi dan selanjutnya dikembangkan menjadi F-106 Delta Dart.
Selama digunakan oleh Angkatan Udara AS, F-102 sempat memperkuat 26 skadron tempur USAF di seluruh dunia. Walaupun fungsi utama F-102 adalah sebagai interceptor yang disiagakan untuk mengahadapi serangan udara Uni Soviet, namuan sejumlah F-102 sempat dikirim untuk bertempur dalam Perang Vietnam. Dalam Perang Vietnam, F-102 bertugas untuk mengawal pesawat pembom B-52 Stratofortress dan secara terbatas melakukan misi-misi serangan darat. Angkatan Udara AS kehilangan 15 unit F-102 karena berbagai sebab dalam Perang Vietnam, salah satunya karena tertembak oleh rudal AA-2 Atoll ketika terlbat dog fight dengan MiG-21 Fihsbed Angkatan Udara Vietnam Utara.
Angkatan Udara AS menggunakan F-102 sampai dengan tahun 1973, sementara unit-unit Air National Guard baru mempensiunkan pesawat ini pada tahun 1979. Sekitar 200 unit F-102 kemudian dikonversi menjadi drone QF-102 dan digunakan sebagai sasaran tembak dalam latihan dan uji robal sistem rudal Patriot. Versi drone QF-102 terakkhir kali digunakan pada tahun 1986.
Mantan presiden AS George W.Bush adalah pilot F-102 saat bertugas di Texas Air National Guard pada tahun 1972-1973.
Pada tahun 1970-an, sejumlah F-102 bekas pakai USAF diberikan kepada Angkatan Udara Yunani dan Turki. Ironisnya, kedua angkatan udara tersebut kemudian sama-sama mempergunakan jet tempur tersebut dalam konflik di Siprus pada tahun 1974. Turki dan Yunani sama-sama mempensiunkan F-102 pada akhir tahun 1970-an dan awal tahun 1980-an.
Specifications (F-102A)
Crew : 1
Powerplant : 1 x 76.5 kN / 17,200 lb-afterburning thrust Pratt & Whitney J57-P-25 turbojet engine
Length : 20.84m
Wingspan : 11.62m
Height : 6.46m
Weight empty : 8,630 kg
Maximum take-off weight : 14,288 kg
Maximum speed : 1,328 km/h
Range : 2,173 km
Service ceiling : 16,460m
Armament : 24 x 70mm rockets and 6 x AIM-4 Falcon air-to-air missiles