L’USAF decise di acquistare 17 aeromobili di prova con la denominazione YF-104A. Se la produzione su larga scala fosse stata effettivamente intrapresa, questi YF avrebbero potuto successivamente essere portati allo standard di produzione (F-104A) e consegnati alle unità operative. Gli YF-104A furono inizialmente equipaggiati con il General Electric XJ79-JE-3 e poi via via dotati delle successive versioni 3, -3A, -3B. I serial number assegnati all’YF-104 andarono dal 55-2955 al 55-2971, con i construction numbers, rispettivamente da 183-1001 a 183-1017. Il disegno, le foto NASA e USAF del 55-2961, mostrano una delle colorazioni ad alta visibilità adottate per vari test. E’ interessante notare che questo esemplare fu adoperato anche per test del razzo nucleare AIR-2 Genie, tramite l’installazione di un trapezio estensibile sotto il ventre dell’aereo. Il razzo trasportava una testata nucleare W25 da 1,5 kiloton. I colori erano il verde ANA616 per il pannello antiriflesso, dorso delle ali in bianco FS17875, ventre in grigio FS16473 e superfici ad alta visibilità in International Orange FS12197.
