Имеющиеся на вооружении ВВС США истребители-бомбардировщики F-100 «Супер Сейбр» (первый полет — 25 мая 1953 г.) к середине 1950-х уже не удовлетворяли новым требованиям по скорости и грузоподъемности. Фирма «Норт Америкэн» предприняла попытку его модификации. Новая модификация, получившая первоначально обозначение F-100B, по внешнему виду существенно отличалась от своего прототипа. Задание было выдано фирме 4 марта 1952 г. Новая модель должна была иметь стреловидное крыло от F-100A, но с более тонким профилем. Одновременно рассматривался проект перехватчика, получившего фирменное обозначение NA-212. Для установки большой РЛС в носовой части фюзеляжа воздухозаборник переместился на верх фюзеляжа.
Был построен полноразмерный макет перехватчика. В 1953 г. фирма самостоятельно провела исследования по переделке проекта в истребитель-бомбардировщик. Но поенным оба эти проекта не понравились, и в январе 1954 г. все работы официально были прекращены. Летом ВВС проявили интерес к варианту истребителя-бомбардировщика. Конструкторы откликнулись на пожелание военных, прекратили все работы по перехватчику и занялись новым вариантом, сохранив при этом его прежнюю компоновку. 8 июля 1954 г. проект получил обозначение F-107A, а фирма получила заказ на семь самолетов. В начале 1957 г. заказ сократили до трех летных машин.
Первый полет опытного образца был совершён 10 сентября, а третий — 10 декабря 1956 г. При испытании самолет показал значительно лучшие летные данные по сравнению с F-100, на первом опытном образце была достигнута максимальная скорость, соответствующая числу М = 2. Но в серийное производство самолет не пошел, вместо него был запущен самолет F-105 фирмы «Рипаблик», что означало отказ от программы. После отказа от программы было решено два самолета использовать для исследований в NASA. Там во время полетов один самолет был поврежден. В настоящее время два самолета F-107A хранятся в музеях, один в музее в Пиме, штат Аризона, второй в музее ВВС в штате Огайо.
Самолет представляет собой моноплан со среднерасположенным стреловидным крылом и цельноповоротным стабилизатором. Угол стреловидности крыла по передней кромке составляет 48°. По всему размаху крыла установлены предкрылки, а по задней кромке в околофюзеляжных частях крыла — закрылки. Элероны отсутствуют, управление осуществляется с помощью интерцепторов и стабилизатором. Плоский регулируемый воздухозаборник имеет клиновидное центральное тело и два параллельных канала, которые в центральной части фюзеляжа сходятся в один канал круглого сечения. Носовая часть фюзеляжа отклонена вниз, что обеспечивает отличную видимость пилоту спереди и по сторонам.