1943年春，洛克希德公司的代表与航空技术勤务司令部就如何生产具备作战能力的喷气式战斗机进行了初步磋商。1943年5月17日陆航司令富兰克林·卡罗尔准将主持会议，陆航工程部主任把初步磋商的结论正式化。洛克希德被邀请提交一份围绕哈尔福德H.1B发动机设计的战斗机方案，洛克希德随即开始了L-140喷气式战斗机方案的初步研究。1943年6月17日陆航批准了L-140方案，6月24日发出了正式的函件合同，并赋予XP-80的编号。10月16日双方正式签订合同，合同的关键要求之一是洛克希德要在180天内交付首架飞机 。
1943年7月20~22日XP-80的实体模型通过审核，军方只提出很少的改进建议，洛克希德迅速开始了XP-80（44-83020）的制造。由于该项目具有最高优先级，所以XP-80的制造进度非常快，很快超越计划表。考虑到原型机无需增压座舱，所以该机采用普通座舱以节约工时。但是发动机项目拖了后腿，英国数次推迟交付首台地面测试用涡喷样机，迫使洛克希德在地面测试时只能给飞机安装一台发动机木制模型。
1943年11月2日洛克希德终于等来了地面测试涡喷样机，装上发动机的XP-80被卡车从伯班克运到莫洛克干湖。11月16日陆航正式接收XP-80，洛克希德以143天的成绩击败了合同规定的180天。 1943年11月中旬洛克希德终于等来了试飞用涡喷样机，德·哈维兰制造的哈尔福德H.1B的台架推力为1361千克（10500转/分），装机推力1116千克（9500转/分）。1943年11月17日安装新发动机的XP-80在进行地面试车时，两侧的进气道全部坍塌，发动机因吸入碎片而报销。洛克希德在等待新发动机期间修复并加强了进气道。英国慷慨地把原定用于“吸血鬼”2号机的发动机调拨给了美国。12月28日新发动机抵达并立即安装在了XP-80上，至此该机终于做好了首飞准备。
1944年1月8日试飞员米洛·伯彻姆驾驶XP-80首飞，升空5分钟后伯彻姆发现无法收起起落架，副翼操纵过于灵敏而紧急降落。上述问题很快就得到解决，在随后的试飞中该机在6242米高度达到了808千米/时的最大速度，成为首架在平飞中突破800千米/时的美制飞机。但在试飞中也发现了一些问题，包括失速和尾旋特性差、杆力过大、燃油管理系统欠佳、发动机的性能和可靠性低下。失速前XP-80会无预警或极小预警并急速向右滚转的现象。洛克希德一个接一个地对上述问题进行了攻关。在第5次试飞后，XP-80机翼和尾翼的钝翼尖被改为圆形翼尖，并在翼根增加了尖锐的前缘延伸段，平尾的安装角增加了1.5度。
XP-80空重2852千克，起飞重量3718千克，翼展11.28米，长10.01米，高3.12米，翼面积22.30平方米。该机实用升限12500米，初始爬升率914米/分，安装六挺12.7毫米勃朗宁M2机枪，每挺备弹200发。
XP-80后移交给第412战斗机大队进行作战评估，之后返回莫洛克干湖编入伊利诺斯州沙努特机场的陆航训练司令部。XP-80最后在所有测试中幸存，1946年11月8日进入史密森学会永久展出，1978年5月该机被修复一新。
YP-80A
1944年3月10日陆航订购了13架YP-80A服役测试机，序列号44-83023~44-83035。YP-80A与XP-80A基本相同，使用通用电气的I-40涡喷发动机的生产型J33-GE-9或-11。1944年9月13日第一架YP-80A首飞，揭开了工厂试飞的序幕。
1948年6月，美国决定统一用“F”来代表战斗机，于是P-80C改称F-80C。到1954年从空军退出现役为止F-80总共生产了1731架，其中有798架是F-80C。T-33共有5000架左右，仍有大量T-33在美国国内各处基地服役。
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