Το πρωτότυπο ολοκληρώθηκε στο εργοστάσιο της Convair στο San Diego, California, στις 2 Οκτωβρίου 1953. Μετά ταξίδεψε σε φορτηγά στην Αεροπορική Βάση Edwards όπου και οι τελικές προετοιμασίες για την δοκιμαστική πτήση. Μοντέλα υπό κλίμακα του YF-102 είχαν δοκιμαστεί στην αεροσύραγγα “HST” των 8 ποδών στην NACA “National Advisory Committee for Aeronautics”, στο “Langley Memorial Aeronautical laboratory” και βρήκαν ότι σημαντικά ηχητικά κύματα κρούσης (chock waves) δημιουργούντο πλησίον ηχητικών ταχυτήτων του αεροσκάφους. Σε έκπληξη, αυτά τα κύματα δεν παρουσιαζόντουσαν -ως αναμενόταν- στις μπροστινές αιχμές και επιφάνειες αλλά στο τελείωμα, στην εκφυγή των δελτοειδών πτερύγων. Τα κύματα κρούσης δημιουργούσαν ανεπιθύμητες αντιστάσεις εμποδίζοντας το αεροσκάφος να φτάσει την ταχύτητα του ήχου, ακόμη και με ισχυρότερους κινητήρες που προορίζονταν για τα αεροσκάφη παραγωγής!
Πως θα ξεπερνούσαν αυτό το πρόβλημα? Αν πάμε λίγο πίσω, θα παρατηρούσαμε ότι η μορφή των υπερηχητικών βλημάτων του πυροβολικού χαρακτηρίζονταν από ομαλές μεταβολές των εμβαδών τομής κατά μήκος τους και έπιαναν μεγαλύτερες ταχύτητες από εκείνα με κάποιες σχεδιαστικές ασυνέχειες. Έτσι στα μέσα της δεκαετίας του 1950, ο μηχανικός αεροναυτικής του εργαστηρίου Αεροναυτικής Langley της NACA, Richard T. Whithcomp σκέφτηκε να εφαρμόσει την γνώση αυτή, στα υπερηχητικά αεροσκάφη, συνειδητοποιώντας πως η μεταβολή του εμβαδού των εγκάρσιων τομών (κατά το μήκος του αεροσκάφους) πρέπει να βαίνει ομαλά χωρίς μεγάλες “εκπλήξεις” για να αποφευχθεί ή τουλάχιστον να μειωθεί η ανάπτυξη κυμάτων κρούσης που αλλιώς δημιουργούσαν τεράστια αντίσταση. Ο Whithcomp καταπιάστηκε με την βελτίωση του YF-102 στην αεροσύραγγα της NACA στο Langley και σε δοκιμές που πραγματοποίησε με το σκεπτικό του “νόμου των εμβαδών” (Area rule) τροποποιώντας το μοντέλο με τη μείωση της διατομή της ατράκτου εκεί που φυτεύονται οι πτέρυγες ώστε το συνολικό εγκάρσιο εμβαδόν ατράκτου και πτερύγων να μην αυξάνεται υπερβολικά. Πέτυχε έτσι μια μείωση της αντίστασης κατά 25% περίπου και το τροποποιημένο πια F-102A (με το περίεργο σχήμα ατράκτου σαν μπουκάλι κόκα κόλας) μπόρεσε εύκολα πια να υπερβεί την ταχύτητα του ήχου!
Προσοχή εδώ, ο νόμος των ίσων εμβαδών αφορά τις διηχητικές ταχύτητες γιατί στις μεγαλύτερες υπερηχητικές ταχύτητες πρέπει να κάνουμε ένα βήμα περισσότερο και τα εμβαδά να προκύπτουν από τομές με εγκάρσιο επίπεδο υπό κλίση ώστε να λαμβάνει υπόψη και την κωνικότητα των κυμάτων κρούσης όπως αυτά διαμορφώνονται σε τέτοιες ταχύτητες.
Αυτή την τελευταία εξέλιξη την οφείλουμε στον R.T. Jones τον διάσημο ερευνητή της NACA και αργότερα της NASA
Το YF-102 έκανε την πρώτη του πτήση στις 24 Οκτωβρίου 1953, όμως καταστράφηκε σε ένα ατύχημα εννέα ημέρες αργότερα. Το δεύτερο πρωτότυπο πέταξε στις 11 Ιανουαρίου 1954, οι επιδόσεις του όμως δεν ήταν οι απαιτούμενες. Η ταχύτητα των 812 μιλίων την ώρα ήταν πολύ χαμηλότερη από τις απαιτήσεις της Αεροπορίας υπερηχητικού αεροσκάφους. Το πρόβλημα λύθηκε με την χρήση λοιπόν της τεχνικής “area rule” -όπως ήδη αναφέραμε- η οποία οδήγησε στο στένωμα της ατράκτου στο κεντρικό της τμήμα, την τοποθέτηση του πιλοτηρίου και των εισαγωγών αέρα πιο πίσω από την αρχική τους θέση, την επιμήκυνση του ρύγχους και την τοποθέτηση δύο αεροδυναμικών καλυμμάτων στις δύο πλευρές της εξαγωγής του κινητήρα, δημιουργώντας έτσι το νέο σχέδιο του YF-102A, το οποίο αποδείχθηκε δύο φορές ταχύτερο από το αρχικό σχέδιο!!! Το YF-102A, παρόλα αυτά, δεν είναι το ίδιο με το F-102A, καθώς το ρύγχος του πρωτοτύπου είναι μεγαλύτερο από αυτό του αεροσκάφους παραγωγής. Τελικά το αεροσκάφος έγινε το πρώτο υπερηχητικό επανδρωμένο μαχητικό στροβιλοκινούμενο. Για όσους πιστεύουν πως είναι το F-104 να υπενθυμίσω πως το τελευταίο είναι αυτό που πρώτο πέταξε με ταχύτητα δυο (2) φορές την ταχύτητα του ήχου σε οριζόντια πτήση.

Η Ελληνική Πολεμική Αεροπορία παρέλαβε τα πρώτα 2 εκπαιδευτικά ΤF-102Α τον Ιούνιο του 1969 ενώ το ίδιο έτος παραλήφθηκαν 20 μονοθέσια F-102Α. Όλα τα αεροσκάφη ανήκαν στην Αμερικανική Εθνοφρουρά. Εντάχθηκαν στην 342 Μοίρα Παντός Καιρού μέχρι την αντικατάστασή τους το 1977 από τα
Mirage F-1CG.