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Mitte 1953 startete North American Aviation die Entwicklungsarbeit an einer verbesserten Version ihres neuen Jägers F-100A Super Sabre, der F-100B. Das intern mit NA-212 bezeichnete Modell sollte sowohl als Allwetter- und Nachtjäger als auch als Jagdbomber mit doppelter Schallgeschwindigkeit eingesetzt werden können. Die US-Luftwaffe interessierte sich mehr für einen fortschrittlichen Jagdbomber und erteilte so am 11. Juni 1954 einen Auftrag über 33 F-100B. Daraufhin verfolgte North American die ebenfalls geplante Abfangjäger-Variante (F-100BI) nicht länger. Parallel dazu entwickelte der Hersteller aber auch seine F-100 weiter; in die nächste Version F-100C flossen auch Erkenntnisse aus der Jagdbomber-Konstruktion ein.
Da das Ausgangsmodell für den neuen Entwurf erheblich modifiziert werden musste, vergab die USAF im Juli 1954 die neue Bezeichnung F-107. Auffälligstes Merkmal des F-107-Entwurfs ist der Triebwerkslufteinlass oberhalb des Rumpfes, hinter dem Cockpit. Ungewöhnlich sind auch die im Ganzen bewegliche Seitenflosse und Spoiler zur Steuerung um die Längsachse. Im August 1954 reduzierte die Luftwaffe ihre Bestellung auf drei Prototypen und neun weitere Testflugzeuge. Die offizielle USAF-Bezeichnung für sie lautete F-107A, so waren auch die Prototypen beschriftet. Trotzdem ist in vielen Veröffentlichungen nur die Bezeichnung YF-107A zu finden.

Der Erstflug des ersten Prototyps mit der Registrierung 55-5118 erfolgte am 10. September 1956 auf der Edwards Air Force Base. Die zweite Maschine (55-5119) flog am 28. November 1956 erstmals. Sie war für das Testen des Waffensystems vorgesehen und daher als einzige mit vier 20-mm-Kanonen (M39) ausgerüstet. Am 20. Dezember hob schließlich der dritte Prototyp zum ersten Mal ab, mit ihm sollten insbesondere die verstellbaren Seitenwände des Lufteinlasses erprobt werden, um einen für jede Geschwindigkeit optimalen Luftstrom zu erzielen.
Seit Mitte 1956 war die inoffiziell auch Ultra Sabre genannte F-107 als Konkurrenz zur Republic F-105 Thunderchief im Gespräch, die unter teilweise erheblichen Entwicklungs- und Produktionsproblemen litt. Trotzdem hielt die US-Luftwaffe an der F-105 fest, weil sie eher verfügbar sein würde. So wurde das F-107-Programm im März 1957 gestoppt.

Die Prototypen Nummer 1 und 3 gingen an das Dryden Flight Research Center des NACA (später NASA) und wurden von November 1957 bis September 1959 für Aerodynamik-Tests verwendet. Ein zweiter Schwerpunkt waren Versuche mit Sidestick-Steuerung, um sie in der North American X-15 anwenden zu können. Am 1. September 1959 beschädigte ein Startabbruch mit anschließendem Feuer das dritte Flugzeug so schwer, dass sich die Reparatur nicht lohnte und es verschrottet wurde. Prototyp Nummer 1 wechselte von der NASA zum Pima Air Museum in Tucson, Arizona. Die zweite gebaute Maschine blieb bei der US Air Force und kann heute im USAF-Museum auf der Wright-Patterson Air Force Base besichtigt werden.
Typ: Jagdbomber
Länge: 18,85 m
Flügelspannweite: 11,15 m
Flügelfläche: 35 m²
Flügelstreckung: 3,55
Tragflächenbelastung:

* Minimal (Leergewicht): 294 kg/m²
* Nominal (normales Startgewicht): 515 kg/m²
* Maximal (maximales Startgewicht): 538 kg/m²

Höhe: 5,89 m
Leergewicht: 10.295 kg
Normales Startgewicht: 18.033 kg
Maximales Startgewicht: 18.841 kg
Höchstgeschwindigkeit: Mach 2+ (mit Nachbrenner auf optimaler Höhe)
Dienstgipfelhöhe: 16.220 m
Steiggeschwindigkeit: 203 m/s
Überführungsreichweite: 3.885 km
Triebwerk: Ein Pratt & Whitney J75-P-9 Strahltriebwerk mit bis zu 109,02 kN Schub
Besatzung: 1 Pilot
Bewaffnung: bis zu 4.500 kg externe Waffenlast