准备试飞的第一架 XF-104。此时它仍然采用推力不足的 J65 发动机。第一种 M2 一级战斗机的历史将由它来揭开
一切就绪之后，1954 年 3 月 4 日，XF-104 进行了首次试飞。但起飞后起落架出故障，无法收起，该机低速飞行了 20
分钟后返航。洛克希德工程师进行了现场抢修，但显然没找到症结——次日 XF-104
再次升空，起落架“依然故我”收不起来。仔细排故之后才发现原来是液压作动系统失压。问题倒是不难解决，但却错过了良好的天气。此后 3
周内爱德华兹空军基地地区天气恶劣，XF-104 被迫停止试飞。直至 3 月 26 日，XF-104 才重新升空， 在起落架收起状态下完成了第 3、4
次试飞。试飞中发现，XF-104 原来的偏航阻尼器效率很低，使得机头在飞行中发生不稳定的左右偏摆现象。后来通过改进方向舵定中装置加以解决。
试飞中的
XF-104。可以清楚地看到该机的进气口仍然没有安装当时相当先进的激波锥。由于两架原型机先后坠毁，留存到今天的 XF-104 的照片并不多
此时，由于 J79 发动机研制进度滞后，XF-104 仍不得不装备无瑞特公司研制的加力燃烧室的 J65-B-3 涡喷发动机，为此 XF-104
的后机身和进气口进行了重大修改，以适应这种推力较小的发动机——注意，XF-104 的进气口并未装备激波锥。由于推力限制，XF-104
最初的速度远未达到设计指标——其平飞速度甚至未能突破音障，只能在小角度俯冲时达到马赫数