沃特-西科斯基公司的实验部门负责设计和建造 XOS2U-1 的全比例木质模型。沃特具有长期为海军生产观测/侦察飞机的历史，而 XOS2U-1 则是该公司向海军交付的第一种单翼机
沃特的 XOS2U-1 原型机（Model VS310）是对常规设计的大胆反叛，1937 年 3 月 19 日，海军航空局定购了 XOS2U-1 原型机，合同编号 53737。该机是双座中单翼布局，采用以金属为主的混和式构造。XOS2U-1 的设计中引入了大量创新：首先，它是量产飞机中最早采用点焊工艺的，其次，该机机身为铝合金硬壳式构造，只在机翼后部和操纵面上使用了布蒙皮（扰流板除外）。
XOS2U-1 装有 1 台 450 马力普-惠 R-985-4“黄蜂”九缸风冷星型发动机，采用汉密尔顿标准双叶变距螺旋桨。雷克斯 B.贝塞尔（Rex B.Beisel）设计的 XOS2U-1 是第一种可以由舰载弹射器弹射升空的单翼机，1938 年 3 月 1 日，装有轮式起落架的原型机（BuNo 0951）完成了首飞。该机后来在机身下部及两翼外侧安装了浮筒，由陆基型被改装成 1 架水上飞机，于 1938 年 5 月再次进行了试飞。陆基型 XOS2U-1 的首飞时间比斯蒂尔曼和 NAF 的原型机提前了整整 3 个月，根据早期测试飞行的数据，装有浮筒的 XOS2U-1 在 5,000 英尺高度的最大速度为 171 英里/时，降落速度为 55 英里/时，较低的降落速度得益于全翼展弹簧作动襟翼、非常低的翼载荷以及 262 平方英尺的宽大的机翼，当副翼与襟翼一起被放下时，上翼扰流板可以起到横向控制的作用，XOS2U-1 全重 3,213 磅，翼展 35 英尺 11 英寸，全长 33 英尺 7 英寸。与以后各发展型有所不同，原型机上观察员的坐舱罩拥有圆滑过渡的前缘。
