Le F3H "Demon" est commandé par l'US Navy en septembre 1949. Il possède des performances identiques à celles des chasseurs terrestres les plus rapides, et se caractérise par la conception très neuve de sa flèche, le choix (qui restera exceptionnel chez McDonnell) d'un seul moteur à postcombustion, et une cellule extrêmement moderne.

Le prototype vole le 7 août 1951. Malheureusement, le réacteur J40-WE de 5262 kgp choisi pour propulser le "Demon" s'avère désastreux car peu robuste et pas assez puissant alors que le poids de l'avion augmente constamment. Le J40 est abandonné en juin 1953, et McDonnell choisit le nouveau réacteur Allison J71-2 de 6663 kgp. Une première commande de 529 "Demon" est annulée, et on commence à transformer les 60 appareils déjà construits en F3H-2 par l'adjonction du nouveau propulseur. Le nouveau "Demon" vole le 23 avril 1955, et les premières livraisons en flottilles commencent en mars 1957.

Le F-3B standard est un chasseur d'attaque disposant d'une charge offensive de 2997 kg, tandis que le F-3C est équipé d'un radar Hugues APG-51A et de 4 missiles AA "Sidewinder". La version MF-3B possède également un APG-51A et 4 missiles AIM-7C "Sparrow III". C'est le premier Jet qui opère ces redoutables engins AA tous-temps.

La production des "Demon" a atteint 519 exemplaires jusqu'en novembre 1959.