Po zrušení vývoja F-111B stálo US Navy pred neľahkou úlohou zaplniť vzniknutú medzeru výkonným bojovým lietadlom. Grumman na to operatívne zareagoval novým návrhom, ktorý mal so strojom F-111B spoločný pohon, spôsob zmeny geometrie krídel a vysokovýkonný palebný riadiaci systém, pozostávajúci z rádiolokátora AWG-9 a rakiet typu vzduch-vzduch AIM-54 Phoenix. Do novovzniknutého programu VFX, požadujúceho palubné stíhacie lietadlo na obranu konvojov, sa zapojili aj firmy General Dynamics, Ling-Temco-Vought, McDonnell Douglas a North American/Rockwell. Do druhého kola postúpili návrhy Grummanu a MDD.

14. januára 1969 bol víťazom výberového konania ustanovený Grumman. Konštruktéri pôvodne zvažovali kvôli uľahčeniu vývoja použitie pevného krídla, avšak to by nedokázalo zabezpečiť celý rozsah plánovaných výkonov. Preto dostalo prednosť krídlo s variabilnou geometriou. Po porade s NASA bolo rozhodnuté premiestniť čapy pohyblivej časti nosnej plochy viac do strán smerom od trupu. Zároveň sa vzalo do úvahy aj odporúčanie umiestniť horizontálne chvostové plochy súbežne s krídlom na zlepšenie stability. Pôvodná verzia mala mať jednodielny prekryt pilotného priestoru a iba jednu vertikálnu chvostovú plochu, umiestnenú medzi motormi. Pod motormi mali byť ešte dva malé sklápateľné smerové kormidlá.

Prvý prototyp z dvanástich objednaných vývojových lietadiel vzlietol k svojmu úvodnému letu 21. decembra 1970. Už čoskoro bol po technickej poruche zničený, ale posádka vyviazla vďaka vystreľovacím sedadlám bez zranení. Po zálete druhého prototypu 24. mája 1971 bol testovací program obnovený. Prvé sériové kusy F-14A prichádzali od októbra 1972 k námorným letkám VF-1 a VF-2. Štandardnú výzbroj tvorí jeden dvadsaťmilimetrový rotačný kanón Vulcan a 6577 kg vonkajšej výzbroje, zvyčajne zloženej zo štyroch rakiet dlhého doletu AIM-54 Phoenix, dvoch AIM-7 Sparrow a na krátke vzdialenosti štyroch rakiet AIM-9 Sidewinder. Pohon tvorili dva slabšie turbodúchadlové motory s Pratt and Whitney TF30-PW-412A s ťahom 93 kN, s ktorými mohlo lietadlo dosiahnuť maximálnu rýchlosť 2486 km/h.

Trup bol dlhý 19,10 metra, rozpätie činilo pri minimálnej šípovitosti 19,54 metra a pri maximálnej 11,65 metra. Posádka v zložení pilot a operátor zbraňových systémov sedela v tandemovom kokpite. Základom prístrojového vybavenia bol výkonný rádiolokátor a zbraňový systém Hughes AN/AWG-9, umožňujúci zachytenie cieľa v závislosti na jeho RCS na vzdialenosť 120 až 315 km, nepretržité sledovanie 24 cieľov a vedenie boja so šiestimi z nich. Vnútorné zásoby paliva umožňujú doletieť do vzdialenosti približne 3220 km. Do apríla 1987 bolo US Navy dodaných 557 lietadiel, 79 kusov odobral Irán

Hlavným cieľom prvej modernizácie bola zámena motorov za výkonnejší typ General Electric F110-GE-400 so znateľne väčším ťahom 143,12 kN (240,2 kN s prídavným spaľovaním). To umožnilo štartovať z paluby lietadlovej lode aj bez použitia prídavného spaľovania. Okrem toho bola zmodernizovaná avionika pridaním varovného a kontrolného systému AN/ALR-67, inerčného navigačného systému AN/ASN-92, univerzálnych zberníc MIL-STD-1553B a podobne. Takto upravený Tomcat niesol označenie F-14A+, neskôr F-14B, pričom z tejto verzie bolo vyrobených 38 nových strojov a modernizovaných okolo 50 kusov F-14A. Zásadnú modernizáciu predstavoval typ F-14D s novým radarom AN/APG-71, vystreľovacími sedadlami NACES a digitalizovaným kokpitom s farebnými multifunkčnými displejmi. Z tejto verzie bolo vyrobených 37 a modernizovaných okolo 20 kusov.

Ku koncu osemdesiatych rokov začala US Navy hľadať nové pokročilé lietadlo, ekvivalentné k programu ATF. Prvým návrhom Grummanu bola vylepšená verzia F-14D Quickstrike, ktorá bola vybavená novým pokročilým radarom APG-71 a mala rozšírené možnosti výzbroje (menovite mohla používať rakety Harpoon, HARM, SLAM a podobne). Po jej zamietnutí nasledoval prepracovanejší typ ST21 (Super Tomcat for 21st Century). Ten dostal novú predkrídlovú časť, ktorá zlepšovala celkovú aerodynamiku, jednodielny priezor kokpitu, účinnejšiu mechanizáciu krídla a modernú avioniku včítane systému FLIR. Pohonnou jednotkou sa mali stať dva motory F110-GE-429. Zatiaľ čo na štandard F-14 Quickstrike a ST21 mohli byť prestavané už existujúce Tomcaty, posledná nerealizovaná modifikácia ASF-14 (Advanced Strike Fighter), bolo od základu nové lietadlo s mnohými modernými technológiami a charakteristikami stealth. V polovici deväťdesiatych rokov bol však ďalší vývoj typu F-14 definitívne zastavený a prednosť dostal perspektívnejší stroj F-18E/F/G.