YF-102Chiếc nguyên mẫu đầu tiên. Tính năng bay không thỏa đáng, lực cản gấp hai lần so với dự định do hiệu ứng nhiễu. Tốc độ tối đa đạt được 1.307 km/h (812 dặm mỗi giờ).
YF-102AChiếc nguyên mẫu áp dụng quy luật khu vực. Thiết kế mới bao gồn thân được thu hẹp ở phần giữa, với các tấm khí động học được thêm vào hai bên ống xả động cơ cho phù hợp với quy luật khu vực. Thêm vào đó, buồng lái và cửa hút gió được lui ra phía sau, mũi máy bay kéo dài, và bề mặt cong bên ngoài của cửa hút gió được uốn theo thân trước.
F-102APhiên bản sản xuất hằng loạt của kiểu máy bay tiêm kích đánh chặn một chỗ ngồi hoạt động trong mọi thời tiết. Mũi máy bay ngắn hơn chiếc nguyên mẫu YF-102A, nhưng được trang bị động cơ turbo phản lực J-57 mạnh mẽ hơn. Có 889 chiếc được chế tạo.
TF-102APhiên bản huấn luyện hai chỗ ngồi. Có 111 chiếc được chế tạo.
F-102BTên ban đầu dành cho chiếc
F-106AF-102CHai chiếc F-102A được cải biến có thiết kế cấu trúc và thiết bị điện tử được cải tiến như chiếc YF-102C, động cơ mới J57-P-47 dành cho vai trò tấn công chiến thuật; đề án bị Không quân Hoa Kỳ hủy bỏ.
[3]QF-102AHai chiếc được cải biến từ kiểu F-102A làm mục tiêu giả lập.
PQM-102AHơn 200 chiếc được cải biến từ kiểu F-102A làm mục tiêu giả lập.
PQM-102BMục tiêu giả lập không người lái.
