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  F-101的原始設計需求是一架可以伴隨轟炸機進入敵國領空,擔任長程護航任務的戰鬥機,這一項需求來自於二次世界大戰期間戰略轟炸作戰上得到的教訓。隨著軍用飛機進入噴射機時代,美國空軍認為使用噴射發動機的B-47與B-52轟炸機可以藉由較高的速度而自保。然而朝鮮戰爭時B-29超級堡壘轟炸機面對高速的MiG-15戰鬥機還是相當脆弱,效能上可以匹敵的F-86軍刀戰鬥機的航程又不足以擔任護航,因此戰略空軍司令部還是需要一款高航程的戰鬥機與B-36和平締造者轟炸機一起進入蘇聯領空。  1951年2月美國空軍正式公開這一項設計需求,提出設計案的公司當中,麥克唐納提出將XF-88放大改良的設計,洛克希德以F-90與F-94戰鬥機參選,北美公司提出F-93戰鬥機,諾斯羅普以改良型F-89戰鬥機競標,共和公司拿出F-91與兩款改自F-84戰鬥機的設計。  1951年5月,麥克唐納公司的設計案宣佈獲勝,隔年美國空軍在原先要生產F-84F與F-86F戰鬥機的經費轉移給這個設計案,以求儘快進入量產階段。除此之外,原型機的驗證階段和F-100戰鬥機發展時類似完全捨棄,而是馬上以正式量產的形態出廠,任何需要變更與改善的部分則在稍後陸續採行。這種策略的風險相當高,尤其是在複雜的系統設計與服役上。而F-101也因為採取這種策略而在進入服役的過程中產生相當多的問題與困難。  第一架F-101A於1954年8月出廠移交,9月時進行第一次試飛,當時達到0.9馬赫速度與35000英尺飛行高度。不到一個月後這架飛機就達到1.4馬赫的飛行紀錄。  F-101的戰鬥機與戰鬥轟炸機型並未參予任何戰爭,反倒是偵察機型RF-101曾經參與越戰以及進入中國大陸偵察。

  F-101採用常規佈局,機翼採後掠40度中單翼,部分後緣前掠增加翼面積。進氣口位於機身兩側翼根,使用兩具普惠J-57發動機,發動機噴嘴在機身中後段,尾翼採高平尾佈局,平尾採全動式設計,機尾兩側設定減速板。  武裝方面,F-101裝備休斯MG-13火控雷達,機頭兩側設定有4門20mm航砲,機腹下彈倉可攜帶3枚AIM-4隼式或12枚火箭彈。自F-101B起可在機腹下可掛載2枚AIR-2R精靈式空對空核導彈。F-101C同樣可掛載2枚AIR-2,但機頭右側2門航砲拆除以增設導航裝置。  RF-101型則除去武裝並將機頭延長,在機鼻和座艙後方增設照相裝置。

  美國軍援中華民國空軍8架RF-101A取代效能堪憂的RF-100A,由駐桃園基地401聯隊(現5聯隊)第6偵照大隊屬第4偵照中隊(黑盾中隊,後又稱紅狐中隊)配備。軍援而得的8架RF-101使用的序號為5649、5650、5651、5652、5654、5656、5658、5660、5662。但在美軍軍援資料中,4架是在1959年轉移(54-1500,5650、54-1503,5652、54-1499,5654、54-1519,5656)、3架在1961年轉移(54-1501,5651、54-1505,5660、54-1506,5658)、1架是1961年提供,但不在軍援轉移清單中的補充機(54-1498,5649),但空軍序列中的RF-101一直匡列了8架序號,且在1959年開始即有飛官駕駛執行任務。軍援時間和實際編裝有出入的情形,透露出國軍曾操作的RF-101不僅有8架,因此序號所羅列的並不是固定的8架飛機,空軍相關親歷者的回憶中也出現非常複雜的操作歷程。  1959年11接收RF-101時,空軍是從美國駐琉球的偵察機中隊移交,然而駐紮琉球的美國空軍第15偵察機中隊當時操作為RF-101C,並無A型機,國軍從該單位移交,顯示應該為同時接收了A型與C型機,然而不在軍援額度的理由可能是美軍以出借模式提供空軍運用。目前曾出現過有表示有獲得C型機的紀錄有兩次:1959年、1962年,在美軍後續移交同額度A型機後,C型機交還美國。因此官方檔案內美國沒有軍援空軍RF-101C,但是駕駛飛官與保修人員回憶卻口徑一致確認國軍曾經使用過C型機,然而出借的規模與機碼目前尚未能釐清。  4中隊在1961年開始戰備,使空軍恢復對中國大陸的低空戰術偵照能力。第一批受訓的飛行員為餘建華、吳寶智、宋亨霖、李盛林、郭聖先及葉常棣。4中隊對沿海偵照任務從民國四十九年(1960年)12月8日開始,首次深入大陸內的偵照任務則是由葉常棣少校於民國五十年(1961)6月10日執行,當年葉常棣完成9次深入境內的戰術偵照,獲得克難英雄嘉勉,並轉入黑貓中隊執行更高風險的偵照任務。  相對於只有防空導彈能威脅的高空偵照,低空偵照僅能仰賴速度及飛官技術提高存活率,遭到防空火砲與戰機攔截的損失更加頻繁;空軍配備的RF-101A在服役期間共戰損3架,1961年8月2日吳寶智少校駕駛5649號機在福州上空遭高射炮擊落逃生,被俘(刑期結束後滯留大陸)、1964年10月18日謝翔鶴少校駕駛5651號機在浙江上空遭共軍海航殲6擊落,駕駛員跳傘被俘(1985年7月17日釋放返臺)、1965年3月18日,張育保中校駕駛5656號機在廣東外海上空遭共軍殲6擊毀,陣亡。  此外,1961年7月23日,李盛林駕駛的5652號機RF-101因降落失敗而受損,該機在1961年底修復。修復期間美軍提供1架補充機維持機隊出勤能量。  RF-101規定在操作若干年後必須進行基地級檢修,由於國內未有建置該能量,因此所有機隊必須飛返美國修理。第一批軍援的RF-101A有3架在1962年底陸續返美,原定1965年底完成修復,但是5652號機因超出維護預算,因修護費用未有共識最後被美軍收回。第二批軍援之RF-101後續便未返美大修,在1965年最後一次遭擊落後,國軍維持的RF-101A有5650、5654、5658、5660這四架,至1970年時僅剩5650一架現役。  1973年2月,4中隊解散,5650號機移編給12中隊,1973年8月1日,RF-101機隊除役。除役後的RF-101A有1架露天儲存在桃園國際機場公司航空科學館(5660)、1架室內儲存於空軍航空教育展示館(5658,由剛葆璞駕駛執行對大陸偵照任務在漢口上空遭共機攔截,機體遭機砲重創,返航後判定無修護價值就地報廢除役)。1架露天儲存於空軍花蓮基地軍機展示場(5654)。  由於4中隊屬國軍單位,戒嚴時代由王升主導的政戰總部對被俘軍人的政治忠誠極其藐視,致使遭擊落的謝翔鶴刑期結束後政府一度拒絕其返國,在謝翔鶴妻多方奔走終允返國後國防部仍由空軍政戰主任孫國安傳達剝奪退休俸、逼其強迫退役,同時派遣遭情治單位長年監控,並脅迫其家人生命安全。2011年由空軍頒發干城甲種二等獎章作為其軍旅履歷之平反與補償。
F-101(英語:McDonnell F-101 Voodoo)是美國麥克唐納公司在1950年代末期生產的一款雙引擎超音速戰鬥機。雖然原始設計用途是擔任轟炸機護航任務的長程戰鬥機,後因戰略思想調整使得計劃生變。轉變為擔任核子攻擊的戰鬥轟炸機、全天候攔截機以及戰術偵察機等更多用途的戰機。曾經服役於美國空軍、加拿大皇家空軍與中華民國空軍,F-101是全世界首架具有水平飛行速度超過1600公里/時高速效能的量產型戰鬥機(作為特定用途的實驗機早前已有好幾款達到此速度,但並未大量生產),也創下戰術偵察機最高時速任務的紀錄(A-12與可達到三馬赫級的SR-71偵察機屬於戰略偵察機)。