Công việc phát triển được bắt đầu từ năm 1949. Chiếc máy bay được thiết kế chung quanh một động cơ Westinghouse J40 duy nhất, có lực đẩy trên 11.000 lbf (49 kN) - ba lần lớn hơn những động cơ của chiếc Banshee. Đây là kiểu thiết kế cánh xuôi đầu tiên được sản xuất bởi McDonnell và là một trong những máy bay chiến đấu đầu tiên của Hoa Kỳ được vũ trang bằng tên lửa.

Chiếc nguyên mẫu bay chuyến bay đầu tiên vào ngày 7 tháng 8 năm 1951 do phi công thử nghiệm Robert Edholm điều khiển, và các cuộc bay thử nghiệm phiên bản sản xuất được thực hiện trong tháng 1 năm 1953. Động cơ quả là một thất vọng lớn, chỉ cung cấp được một nửa lực đẩy được trông đợi. Tệ hơn nữa, nó lại tỏ ra thất thường và không tin cậy. Trong số 35 chiếc máy bay F3H-1N sử dụng động cơ J40, tám chiếc đã gặp các tai nạn nghiêm trọng. Những máy bay trang bị động cơ J40 phải ngừng bay và tìm kiếm một kiểu động cơ mới. Phiên bản trinh sát hình ảnh được đề nghị F3H-1P không bao giờ được chế tạo.

Giải pháp tương tự thay thế tốt nhất là kiểu động cơ Allison J71 cũng được trang bị cho máy bay ném bom B-66 Destroyer. Những chiếc F3H sau đó gắn loại động cơ này được đặt tên là F3H-2N. Việc sử dụng kiểu động cơ này đòi hỏi cánh phải được mở rộng và thiết kế lại khung thân. Trong phục vụ, kiểu J71 cũng có vấn đề, cung cấp không đủ động lực cho một chiếc máy bay cỡ Demon. Động cơ cũng thường bị tắt lửa và đứng quạt nén. Chiếc Demon đầu tiên gắn động cơ J71 bay chuyến bay đầu tiên vào tháng 10 năm 1954. Một vấn đề đáng kể khác là độ tin cậy của ghế phóng: các phiên bản ban đầu được khám phá là không tin cậy và sau đó được thay thế bằng ghế phóng kiểu Martin-Baker sau này trở nên tiêu chuẩn cho Hải quân do tính năng hoạt động tốt ở độ cao thấp và độ tin cậy tốt hơn.

Cho dù có những vấn đề, Hải quân Mỹ vẫn đặt hàng 239 chiếc F3H-2, và chiếc đầu tiên được bố trí là vào tháng 3 năm 1956. Có tổng cộng 519 chiếc Demon được chế tạo cho đến khi việc sản xuất ngừng vào tháng 11 năm 1959. Nó là chiếc máy bay tiêm kích đánh chặn phản lực hoạt động trong mọi thời tiết đầu tiên của Hải quân được trang bị radar (hệ thống radar AN/APG-51 đánh chặn trên không).

Một phiên bản trinh sát hình ảnh, chiếc F3H-2P, được đề nghị nhưng chưa bao giờ được chế tạo.