由于高耸的T 形平尾，加上 F-104
的高速度，使得洛克希德的设计人员认为，常规向上弹射方式很可能造成飞行员与尾翼相撞，从而严重威胁飞行员的安全。为此，洛克希德为 F-104
设计了独特的向下弹射座椅——当然，这种方式并非他们首创，共和的 XF-103
也是如此。但问题是，根据后来的统计数据，大多数弹射都是在低空低速阶段，高空高速弹射是极其罕见的。向下弹射方式使得飞行员在起降阶段和低空难以逃生。连续多次弹射失败之后，洛克希德最终决定重新为
F-104 设计向上弹射的座椅，即 C-2 型座椅。为了防止飞行员弹射后撞尾翼，C-2
座椅的弹射火箭的推力加大了，以缩短飞行员在尾翼前方危险区的停留时间。此外，C-2
座椅还设计了飞行员肢体保护装置：座椅底部的保护拉索挂在飞行靴后跟，一旦弹射程序启动，拉索自动收回，将飞行员双腿拉回以避开上面的仪表板——否则弹射时飞行员的双腿可能会被仪表板切断。
F-104 采用了通用动力公司研制的 J79
涡喷发动机。在当时来说，这是一种相当先进的发动机，推重比较高，迎风面积小，耗油率较低，因此被凯利·约翰逊选中作为 F-104 的首选动力。其改进型后来在
F-104 后期型、F-4、以色列“幼狮”战斗机甚至 F-16 的出口简化型 F-16/79 上都得到应用。在利用 J79 的强大推力，F-104
的最大平飞速度可以达到 M2 以上。为了和这种先进的发动机匹配，F-104 采用 3
维多波系超音速可调进气道。利用半圆锥形的激波锥前后移动调节进气道喉道面积，配合放气系统和旁通系统，使得进气道在各种飞行条件下都能满足发动机的要求。这种设计在今天很多人看来都很平常甚至早已过时，然而在那个年代，这种设计却被列入“绝密”。在当时公开的所有
F-104 照片上，其进气口细节全部被保护罩挡住了——那情形倒是和 80 年代末 F-117 和 B-2 刚公开时差不多。
总的来看，F-104
的设计特点就是：高翼载、高推重比（相对当时飞机），特别强调速度、升限、加速和爬升能力。其减阻手段简直发挥到了极致。前缘半径极小的菱形翼型设计，自 F-104
之后再也没有在其它战斗机上见过。这种翼型的高速性能固然不错，但由于前缘半径太小，气流很容易分离，导致飞机失速——偏偏T
形尾翼在大迎角失速状态下效率极低，很可能难以改出——从而限制了飞机的盘旋性能。加上缩小机翼面积导致的高翼载（正常起飞重量时即超过 500