המטוס הוא פרי פיתוחו של מטוס קודם של החברה, הקונבאייר F-102 דלתא דאגר. פיתוחו של ה-F-106 דלתא דארט החל בעקבות בקשת חיל האוויר האמריקאי למיירט על קולי בעל יכולת טיסה במהירות 2 מאך בגובה 35,000 רגל (10,670 מטרים). כמו כן, נדרש כי למטוס תהיה יכולת לפעול בכל מזג אוויר וסייג רום של 70,000 רגל (21,335 מטר).
במהלך טיסת המבחן הפגין המטוס ביצועים מאכזבים, וחיל האוויר האמריקאי כמעט והחליט על ביטול הפיתוח. במקום ביטול התוכנית, צומצמה הזמנתם של כ-650 מטוסים כדי לחסוך בהוצאות, כך שבמקום 1,000 כלי טיס מתוכננים, נרכשו רק 350. מתוך 350 המטוסים שנרכשו, 277 מתוכם היו מדגם A ו-63 מתוכם היו מדגם האימון B, הדו-מושבי.
התאמה טובה יותר של ה-F-106, מקודמו, ה-F-102 לחוק השטחים האווירודינמי החיוני, בתוספת שיפורים שבוצעו במנוע ואוויוניקה הביאו את המטוס לסטנדרט הרצוי, והמטוס נכנס לשירות פעיל באוקטובר 1959. המטוס זה היה מהמטוסים היחידים שהפעילו את רקטת האוויר-אוויר הגרעינית, AIR-2 ג'יני. המטוס הוצב באלסקה, איסלנד, ארצות הברית, ולפרקים גם בגרמניה ובקוריאה הדרומית.