| XF-104 | 試作機。ライトJ65エンジンを搭載(2機製造) |
| YF-104A | 前量産型機として17機が各種試験用に製造された |
| F-104A | 初期生産型(153機製造) |
| NF-104A | LR121/AR-2-NA-1ロケットエンジンを垂直尾翼基部に追加した宇宙飛行士訓練機(3機製造) |
| QF-104A | 無人標的機。22機がF-104Aより改造された |
| F-104B | A型の複座訓練型(26機製造) |
| F-104C | 改良型火器管制レーダー(AN/ASG-14T-2)を搭載した戦闘爆撃機型(71機製造) |
| F-104D | C型の複座訓練型(21機製造) |
| F-104DJ | 日本向けのD型(20機輸入) |
| F-104F | G型の複座訓練型。レーダーや武装は搭載していない |
| F-104G | 戦闘爆撃機型。アピオニクスと各部の強化、機内燃料タンク容量の増加(1122機製造) |
| RF-104G | 戦術偵察型。G型を基に製造された。機銃の搭載箇所に、3基のKS-67Aカメラを搭載(189機製造) |
| TF-104G | G型の複座型。機銃もしくは機体中心線のパイロンが無く、機内燃料が減少している |
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| F-104J | 日本向けの迎撃戦闘機型。1962年から1995年まで配備されていた(178機製造) |
| UF-104J | J型の遠隔操作型。1989年に2機製造 |
| UF-104JA | 無人標的機。UF-104Jからさらに射出座席を撤去し、無線による遠隔操作のみにした型(12機製造) |
| F-104N | G型を改修して作られたNASAの高速試験飛行チェイス機。1963年より使われている(3機製造) |
| F-104S | イタリア空軍向けの迎撃戦闘機型
機銃を外し、R-21G/Hレーダーへ換装、AIM-7の装着、エンジンをJ79-GE-19に換装(246機製造) |
| F-104S-ASA | イタリアの性能向上型。機銃装備の、復活Fiat R21G/M1レーダーの搭載、新型のIFF
新型の火器管制装置(AIM-9L、セレニア、Aspide ミサイルの使用可能)を搭載(147機製造) |
| F-104S-ASA/M | F-104S-ASAの改修型。1998年より49機(単座)と15機(TF-104Gより改修)が製造された
航法装置としてGPS、TACAN、Litton LN-30A2 INSを装備、機銃と爆撃関係の装備を除外 |
| CF-104 | カナダで使用された型。空対地モードのみを備えたNASARR R-24Aレーダーを搭載
カナディアJ79-OEL-7エンジンを搭載(200機製造) |
| CF-104D | CF-104の複座訓練型。カナディアのJ79-OEL-7エンジンを搭載(38機製造) |
