猫之利爪
F-14 的机头微微下倾，有利于飞行员的视界。座舱前后纵列布置，飞行员在前，雷达截获官（RIO-Radar Intercept Officer）在后，机背以小角度向后延伸，然后再和主机身平行融合。机身两侧进气，采用当时流行的斜切矩形进气口二元进气道以提高大迎角性能。从侧面看，F-14 的机身好像是一个拉直了的 S 字，再加上独特的翼套与可后掠变翼构成了其主要外形。
F-14 的上表面有着复杂的曲面外形
为了尽可能降低重量，F-14 大量采用使用新型材料，机体结构中有 25% 的钛合金、15% 的钢、36% 的铝合金、还有 4% 的非金属材料和 20% 的复合材料。由于采用了可变后掠翼，雄猫载机背部有着结构复杂的箱形结构——翼盒。翼盒两端容纳可变翼翼根转轴，此部分是可变翼设计飞机的重点，也是飞机死重的来源。为了使翼盒重量尽可轻而又不应影响强度，格鲁曼采用高强度轻重量的钛合金来制造，由于钛合金使用常规方法无法焊接，为此还发展了真空电子束焊接技术。除了承力外，翼盒也构成了一个整体油箱。雄猫的雷达罩与与机腹蒙皮处使用了复合材料，水平尾翼结构上首次采用硼纤维/环氧基复合材料，有更大的抗疲劳强度。
正在做解体维护的 F-14，可变翼转轴就连接在翼盒两端
F-14 的机翼可以说由两部分组成，一部分是固定的翼套，容纳整个翼箱结构，翼套后缘设置了柔性整流板，在翼套后的机身上部安装了“充气”袋结构（机翼展开时，充气袋会膨胀填补机翼留下的空间，减少阻力），这样在主翼后掠变化时始终保持与机身之间的密封性与流线性过渡。原型机翼套背部有着 4 个翼刀，在生产型上则变成了更象是加强筋的 4 个突起。另一部分是可动的主翼，前后缘有全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼，前缘缝翼在一般情况下时下偏角度 7 度，起降时为 17 度；后缘襟翼分成三段，最大下偏角度 35 度，最内侧的一段襟翼只能在起降时操作。低于音速时，外侧的两段襟翼可以作下偏 10 度（不能上偏）的动作，辅助横滚。在主翼全后掠时，襟翼被锁定不能动作。低速最小后掠时，在飞控系统的操作下，襟翼与缝翼自动配合动作改变机翼弯度，获得最大的增升效果。机翼上下蒙皮使用钛合金，以承受机翼后掠变化时产生的巨大应力。
F-14有着全翼展的前缘缝翼与后缘襟翼，另外注意翼套后缘的柔性整流板与后方的“充气”袋
雄猫战斗机没有副翼，低速时飞机的横向滚转主要由翼面扰流板实现，高速主翼全后掠时则依靠平尾差动。扰流板分为 4 段安装在主翼上表面，后缘襟翼之前。滚转控制模式必须要在亚音速、主翼后掠角低于 55 度时才能使用，此时一侧扰流板抬起，减小机翼升力，使飞机向该侧倾斜。扰流板还用于着舰进场阶段的直接升力控制，飞行员可以通过油门杆上的控制开关，使扰流板作 7 度的收放动作，F-14 可以在不改变姿态的情况下改变高度。在着舰后扰流板自动抬起至 55 度，破坏翼面升力并可作为减速板。如果着舰时机尾的减速板没有打开，则扰流板被禁止使用，以免影响飞机姿态。
VF-74 "恶魔"中队 的 F-14B，可以看到机翼表面抬起的扰流板
F-14 主翼由中央空气数据计算机（CADC-Center Air Data Computer）控制在飞行中可以做 20~68 度的后掠角变化。主翼最大变后掠速度是每秒 7.5 度，由翼根的液压动作筒控制。为了降低重量及简化结构，F-14 没有采用类似 F-111A 的翼下转动挂架，而在翼套外侧安装了巨大的多重挂架，并且在机腹下设置挂载点。可变翼的设计虽然加重了结构重量，但是得到了突出的短距起降性能，F-14A 陆地起飞滑跑距离小于 304 米，着陆速度 248 公里/小时，着陆距离距离小于 609 米。
为了平衡超音速飞行时和主翼后掠时产生的升力中心后移现象，在 F-14A 的翼套前缘设置了可收放的扇翼，当 F-14A 速度在 1.4 马赫以上时，扇翼自动伸出；在 1.4 马赫下，飞行员可以手动操作收放。在亚音速时，扇翼被锁定。扇翼以液压控制，最大伸展速度每秒 10.5 度，最大伸出角度 15 度。另外在 F-14A 进行俯冲轰炸时，也可以伸出。扇翼仅在 F-14A 上存在， 在F-14B 和 F-14D 超级雄猫上，由于改进了飞控计算机而去掉了扇翼。
飞行中的 VF-51 "呼啸鹰" 中队 F-14A，扇翼升出状态
雄猫采用了差动式全动平尾，除了一般的升降舵功能外，在主翼后掠角大于 50 度时充当副翼，控制横滚运动。主翼后掠角度小于 50 度时，则与扰流板一起控制滚转。F-14 的双垂直尾翼略向外倾的，提高了高攻角时的方向安定性，减少了机身乱流的影响。另外还提高了抗损性，在一个发动机熄火或失去一侧垂尾时任能提供足够的控制力。另外发动机短舱下还设置了两个腹鳍。
F-14 的后机身扁平，两具发动机舱分的很开，纵向是翼状升力剖面，这样后机身也能产生部分升力。F-14 是首次应用此种设计，并被日后的 Su-27、MiG-29 所效仿。机身底部设置了 4 个麻雀导弹半埋挂架（前两个并列，后两个串列设置），大大降低巡航阻力。为了能承受着舰的巨大冲击，雄猫的起落架特别粗壮。前起落架双轮设计，带有新式的弹射钩，向后收入机身；主起落架向前收起，主轮转 90 度收入翼套，机轮采用充有氮气的无内胎轮胎，并采用固特异（Goodyear）的碳刹车盘。机尾下安装着舰钩，着舰钩两侧是减速板，下机身有两片，上机身一片。
F-14 扁平的后机身也能产生升力
F-14 有两种副油箱可供选择，一种是容量 1,022 升的常规型，一种是 1,011 升带稳定翼的。其中 1,022 升副油箱可以挂载在所有型号雄猫两侧进气道的下方，也就是现在通常见到的式样。带稳定翼的副油箱由于在接近音速时产生振颤已被弃置。
早期型副油箱
雄猫装备有多种电子对抗装置，例如 AN/ALE-39 箔条/曳光弹发射器，位置在后机尾着舰钩左侧，可以发射常规的箔条、曳光弹以及专门对付 E/G/I 波段的干扰弹药。F-14 尾部有两个发射器位置，一前一后排列，但通常只安装一个。
一架 VF-31 中队早期 F-14A 尾下的 AN/ALE-39 箔条/曳光弹发射器
F-14 武器系统的核心是 AWG-9 雷达火控系统。AWG-9 虽源自 F-111B，除了基本架构类似外，改进了许多：体积由 0.8 立方米缩小到 0.78 立方米，重量由 800 千克减到 560 千克，同时追踪目标数由 18 个增至 24 个。AWG-9 天线直径 91.4 厘米，最大发射功率 10.2 千瓦，天线扫描角度两侧各为 65 度，每次作完整的扫描需要按从上至下从左至右的顺序各扫 8 次，共耗时 13 秒。AWG-9 窄范围最大有效搜索距离达 315 公里，可以同时跟踪 24 个目标并引导六枚不死鸟导弹打击其中的六个目标。
复杂的 AWG-9 雷达火控系统
AWG-9 的操作由后座的雷达截获官负责，后座没有飞行操控装置，所以雷达截获官只需专心操作火控系统。后座仪表板上有两具阴极射线显示器，分别显示 AWG-9 的详细资料与战术资料。其中详细资料显示器是圆形，显示原始的目标资料；战术资料显示器为方形，在圆形显示器上方则，提供经过计算机分析、处理和计算过的资料，包括敌我识别、电脑标出的目标威胁程度等，只要目标一进入不死鸟导弹的射程，显示器就会将该目标符号闪烁，以提醒雷达截获官注意。战术资料显示器还可以显示通过数据链获得的其他目标。
F-14A 后座舱，注意圆形的详细资料显示器与上面的战术资料显示器
雄猫机体在座舱下的机身中安装一门通用电气公司（General Electric）20mm （Vulcan）机炮，最大射速 6,000 发/分，备弹 675 发，供弹鼓设置在座舱下的机身中，弹药通过柔性传送带传送至机炮。空空导弹包括 3 种：AIM-54、AIM-7、AIM-9。其中 AIM-54 不死鸟空空导弹是与 AWG-9 武器系统的一部分，除了 F-14，AIM-54 没有使用在任何其他飞机上。凭借 AIM-54，雄猫战斗机可以击落 185 公里外的目标，符合美国海军舰队防空的要求。
M61 火神（Vulcan）机炮
休斯研制的 AIM-54 是一种主动雷达制导的远程空空导弹，目前有 AIM-54A/B/C 三个型号。1972 年 4 月 28 日，AIM-54A 进行首次实弹试射，击中了 116 公里外的目标。1973 年 11 月 22 日，一架 F-14 在加州莫古岬航空站（NAS Point Mugu）以时速 0.78 马赫，高度 7,600 米，38 秒内发射了六枚不死鸟导弹，攻击六个无人靶机，其中除了两枚导弹未击中目标外，其余四枚均告命中 (有一架靶机故障令导弹失去目标)。在其他的测试中，不死鸟导弹还命中过模拟高空高速入侵的 MiG-25 和 Tu-26 逆火的靶机。这些测试证明了 AIM-54 的可靠性与精确度。1975 年 1 月 28 日，AIM-54A 获准服役，开始担负舰队防空重任，其面对的不仅是苏军飞机，还有其发射的反舰导弹。
太平洋导弹测试中心的 F-14A 正在试射 AIM-54
AIM-54 全长 3.96 米，弹径 0.38 米，翼展 0.914 米，总重 443 斤，战斗部 60 千克。最大高空速度 5 马赫，最大过载 17 G。不死鸟在发射后要经过三个阶段，一是惯性制导阶段，导弹依靠惯导系统向目标大至方位飞去；二是半主动制导阶段，载机的 AWG-9 雷达为导弹提供目标照射使导弹发现目标，如果同时有多枚导弹，则为每个导弹轮流照射；最后不死鸟主动雷达自己发现目标，完成攻击。不死鸟主动雷达的有效距离则为 18.5 公里，而最大射程为 185 公里，所以 F-14 不能实现发射后不管。F-14 最多可挂载 6 枚 AIM-54 导弹，在机腹下需要加装 4 个不死鸟挂架挂载 4 枚，翼套挂架下可挂载两枚。在 F-14 更多地执行对地任务后，不死鸟挂架可以通过转换挂架来挂载重磅激光制导炸弹。
AIM-54C 训练弹（蓝色标志带，如果黄色带就是实弹）
AIM-54B 简化了生产工艺，AIM-54C 是 1986 年开始服役的现代化型，其所使用的电子设备由原来的模拟式改成了数字式，并应用大规模集成电路，提高可靠性与抗干扰能力，所有不死鸟导弹一共生产总数 2,500 枚。
