Chiếc F4D Skyray có thiết kế cánh tam giác với kiểu cánh dài, xuôi nhọn, đầu cánh bo tròn. Cánh có gốc dày chứa lỗ hút khí cho một động cơ turbo phản lực duy nhất. Nhiên liệu được chứa trong cánh và trong một thân sâu. Những thanh ở mép trước cánh được gắn nhằm tăng lực nâng khi cất cánh và hạ cánh, trong khi mép sau cánh chủ yếu là các cánh tà cung cấp các bề mặt kiểm soát máy bay.

Động cơ turbo phản lực Westinghouse J40 ban đầu được dự định trang bị cho chiếc máy bay này, nhưng may mắn là Douglas đã có một cái nhìn thận trọng nên để ngỏ các khả năng cho các kiểu động cơ khác. Động cơ J40 đã tỏ ra có nhiều sự cố và sau này phải hủy bỏ, nên chiếc Skyray được thay bằng động cơ Pratt & Whitney J57, một kiểu mạnh mẽ hơn nhưng cũng lớn hơn.

Máy bay sản xuất hằng loạt chỉ được giao hàng tận đầu năm 1956, trong khi Thủy quân Lục chiến Hoa Kỳ nhận được những máy bay đầu tiên của họ vào năm 1957. Có tổng cộng 419 chiếc F4D-1 được sản xuất, và sau khi Hệ thống định danh máy bay Thống nhất các binh chủng Hoa Kỳ (1962) được áp dụng, chiếc máy bay được đặt tên lại là F-6.