В начале пятидесятых годов существующий парк тренировочных самолетов перестал удовлетворять ВВС США. Обучение пилотов в основном проходило на дозвуковых самолетах Lockheed T-33A Shooting Star, которые мало подходили для подготовки пилотов истребителей нового поколения. Кроме того, новый основной истребитель-перехватчик F-102 имел достаточно необычную аэродинамическую схему с крылом дельтавидной формы. Управление таким самолетом заметно отличается от управления самолетом с обычным крылом. Среди прочих особенностей выделяют высокий угол атаки во время взлета и посадки, а также высокое сопротивление при развороте. Для обучения пилотов управлению перехватчиком F-102 было решено создать его двухместную тренировочную версию TF-102.

Создание самолета началось в апреле 1952 года, но только в сентябре 1953 года компания Convair получила официальный контракт на его разработку. Но даже это решение балансировало на грани отмены из-за проблем перехватчика YF-102, обнаруженных в ходе его эксплуатации. В июле 1954 года было заказано всего двадцать TF-102A. В декабре 1955 года после успешных летных испытаний прототипа, Convair получила дополнительный контракт. Всего было выпущено 111 самолетов, производство было завершено в июле 1958 года.

Двухместный TF-102A несколько отличался от одноместного Delta Dagger. Он имел более широкий фюзеляж в передней части для того, чтобы разместить пилотские кресла рядом друг с другом. Предполагалось, что в такой кабине обучение будет проходить быстрее, чем при классическом тандемном размещении пилота и инструктора. Широкий фонарь ухудшил характеристики самолета, кроме этого, пришлось пересмотреть конфигурацию боковых воздухозаборников: изменить их форму и передвинуть ниже. Остальной планер самолета остался таким же, как у одноместной машины.

Самолет представлял собой цельнометаллический моноплан бесхвостой схемы с треугольным крылом стреловидностью 60°. Поперечное и продольное управление самолетом осуществлялось элевонами. В кормовой части фюзеляжа имелся воздушный тормоз и контейнер для тормозного парашюта. В качестве силовой установки был выбран двигатель Pratt Whitney J57-P-23A тягой 7200кгс на форсаже. Вооружение размещалось во внутреннем отсеке и было аналогично используемому на F-102. Для увеличения дальности полета имелась возможность установки под крылом двух ПТБ.

Первый TF-102A взлетел 8 ноября 1955 года. Оказалось, что фонарь самолета на больших скоростях создает "бафтинг". Переделка фонаря проблемы бафтинга не решила, но ухудшила видимость на посадке, что для учебного самолета было неприемлимо. Пришлось вернуться к первоначальному варианту фонаря и снабдить его вихревыми генераторами. В таком виде самолет не мог лететь со сверхзвуковой скоростью, но мог превысить скорость звука в пологом пикировании.

Начиная со второй половины 1956 года двухместные Delta Dagger стали поступать в строевые части. Каждая эскадрилья ПВО, летавшая на F-102A, обычно имела в своем составе два-три TF-102A. С появлением более современных истребителей, в 1969 году началось массовое снятие с вооружения F-102, а вместе с ними ушли в отставку и тренировочные TF-102.