Początkowo głównym zadaniem F-14 Tomcat była obrona powietrzna amerykańskich lotniskowców i towarzyszących im
okrętów oraz wywalczenie powietrznej przewagi w rejonie operowania lotnictwa pokładowego.
W latach 80. „romantyczny” wizerunek F-14A Tomcat został uwieczniony w dwóch filmach fabularnych – „The Last Countdown” z 1980 r. oraz przede wszystkim w „Top Gun” – słynnym obrazie Tony’ego Scotta z 1986 r. Jednakże pierwszy okres służby F-14A to również borykanie się z zawodnymi i zbyt słabymi jednostkami napędowymi, które były przyczyną wielu katastrof. Dopiero wejście do służby zmodernizowanych modeli F-14B oraz F-14D z nowymi silnikami zakończyło te problemy.
Na początku lat 90., gdy F-14 Tomcat wreszcie stał się w pełni dojrzałą konstrukcją, Pentagon podjął decyzję o zakończeniu jego produkcji. Wydawało się, że los samolotu jest przesądzony. Wówczas rozpoczął się drugi etap w historii myśliwca. Dzięki kilku modyfikacjom i wdrożeniu systemu nawigacyjno-celowniczego typu LANTIRN, F-14 Tomcat z platformy „jednej misji” stał się prawdziwie wielozadaniowym myśliwcem bombardującym. Przez kolejną dekadę załogi F-14 Tomcat wykonywały precyzyjne ataki na cele naziemne za pomocą bomb kierowanych laserem oraz sygnałem GPS, prowadziły misje bezpośredniego wsparcia na rzecz własnych oddziałów, a nawet ostrzeliwały cele naziemne z działek pokładowych. Gdyby pod koniec lat 70. lotnicy marynarki usłyszeli w jakiej roli F-14 zakończyły swoją służbę, to z pewnością nikt by w to nie uwierzył.
Pod koniec lat 50 XX w. marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych (US Navy) opracowała koncepcję budowy pokładowego myśliwca dalekiego zasięgu – tzw. obrońcy floty. Miał to być ciężki myśliwiec uzbrojony w pociski „powietrze-powietrze”, zdolny do przechwytywania sowieckich bombowców i niszczenia ich na bezpiecznych odległościach – daleko od własnych lotniskowców oraz okrętów.
W lipcu 1960 r. przyznano kontrakt firmie Douglas Aircraft na budowę ciężkiego myśliwca pokładowego F-6D Missileer. Miał mieć 3-osobową załogę i przenosić pociski „powietrze-powietrze” dalekiego zasięgu typu AAM-N-10 Eagle z głowicami konwencjonalnymi lub atomowymi. Szybko zdano sobie sprawę, że ciężki myśliwiec będzie wymagał własnej osłony myśliwskiej i cała koncepcja raczej się nie sprawdzi. Kilka lat później powrócono do idei ciężkiego myśliwca, gdy sekretarz obrony Robert McNamara próbował przeforsować budowę pokładowej wersji przeznaczonego dla sił powietrznych myśliwca bombardującego General Dynamics F-111A w ramach programu TFX (Tactical Fighter Experimental). Wersję pokładową, oznaczoną jako F-111B, miały budować wspólnie firmy General Dynamics oraz Grumman. F-111B okazał się jednak zbyt duży i skomplikowany, aby operować z pokładów lotniskowców. Po F-111A „odziedziczył” dwumiejscowy kokpit z fotelami ustawionymi obok siebie oraz skrzydła o zmiennej geometrii o rozpiętości od 10,3 m (w pozycji złożonej) do 21,3 m (w pozycji rozłożonej).
Zbudowano siedem prototypów, z których pierwszy oblatany został w maju 1965 r. Trzy z nich rozbiły się, a w katastrofach zginęło czterech członków załóg. Marynarka przeciwna była wdrażaniu F-111B do służby i decyzję tę poparli kongresmani. Ostatecznie projekt skasowano, a w lipcu 1968 r. marynarka wystosowała prośbę o propozycje dla nowo rozpoczętego programu budowy ciężkiego myśliwca pokładowego VFX (Naval Fighter Experimental). W przetargu wzięło udział pięć firm: Grumman, McDonnel Douglas, North American Rockwell, General Dynamics oraz Ling-Temco-Vought. Grumman postanowił wykorzystać swoje doświadczenia z programu F-111B, w tym koncepcję skrzydeł o zmiennej geometrii. Przestudiowano dokładnie siedem różnych konfiguracji aerodynamicznych, większość bez skrzydeł o zmiennej geometrii. Ostatecznie, pod koniec 1968 r. Grumman zgłosił do przetargu projekt 303E – dwumiejscowego, dwusilnikowego myśliwca o zmiennej geometrii skrzydeł.
Jednak, w przeciwieństwie do F-111B, zastosowano w nim podwójne stateczniki pionowe, fotele dla pilota i oficera przechwytywania radarowego (RIO – Radar Intercept Officer) ustawione w układzie tandem oraz silniki umieszczone w dwóch oddalonych od siebie gondolach. Dzięki temu wygospodarowano miejsce pod kadłubem na cztery belki podwieszenia uzbrojenia. Dodatkowo uzbrojenie miało być przenoszone na dwóch belkach umieszczonych pod tzw. rękawiczkami, czyli owiewkami skrzydłowymi, w których „pracowały” ruchome skrzydła. W przeciwieństwie do F-111B, nie planowano montowania belek pod ruchomymi częściami skrzydeł. Myśliwiec miał być wyposażony w systemy stworzone dla F-111B, w tym: radar pokładowy Hughes AN/AWG-9, pociski „powietrze-powietrze” dalekiego zasięgu typu AIM-54A Phoenix (opracowane przez firmę Hughes specjalnie do współpracy z radarem) oraz silniki Pratt & Whitney TF30-P-12. 14 stycznia 1969 r. projekt 303E okazał się zwycięzcą w programie VFX, a marynarka nadała nowemu myśliwcowi oficjalne oznaczenie: F-14A Tomcat.
Podstawowe uzbrojenie samolotów myśliwskich F-14 Tomcat do zwalczania celów powietrznych stanowiło sześć kierowanych pocisków rakietowych „powietrze-powietrze” dalekiego zasięgu AIM-54 Phoenix.
W 1969 r. US Navy przyznała Grummanowi wstępny kontrakt na budowę 12 prototypów i 26 egzemplarzy produkcyjnych. Ostatecznie na potrzeby fazy testów przeznaczono 20 egzemplarzy testowych FSD (Full Scale Development). Pierwszy F-14A (BuNo 157980) opuścił zakłady Grummana w Calverton na Long Island pod koniec 1970 r. Jego oblot, który miał miejsce 21 grudnia 1970 r., przebiegł bezproblemowo. Jednakże drugi lot, wykonany 30 grudnia, zakończył się katastrofą, spowodowaną awarią obu instalacji hydraulicznych podczas podejścia do lądowania. Załoga zdołała się katapultować, ale samolot utracono.
Drugi egzemplarz FSD (BuNo 157981) został oblatany 21 maja 1971 r. Egzemplarz FSD nr 10 (BuNo 157989) został dostarczony do centrum testowego marynarki NATC w Patuxent River, gdzie miał przechodzić próby strukturalne oraz pokładowe. 30 czerwca 1972 r. rozbił się podczas przygotowań do pokazów lotniczych w Patuxent River. W wypadku zginął pilot doświadczalny William „Bill” Miller, który przeżył katastrofę pierwszego egzemplarza.
W czerwcu 1972 r. egzemplarz FSD nr 13 (BuNo 158613) brał udział w pierwszych próbach pokładowych – na lotniskowcu USS Forrestal. Egzemplarz testowy nr 6 (BuNo 157984) przeznaczono do prób uzbrojenia w bazie Point Mugu w Kalifornii. 20 czerwca 1972 r. F-14A nr 6 zestrzelił sam siebie, gdy odpalany pocisk „powietrze-powietrze” średniego zasięgu AIM-7E-2 Sparrow podczas oddzielania się uderzył w myśliwiec. Załoga zdołała się katapultować. Pierwsze odpalenie pocisku dalekiego zasięgu AIM-54A z F-14A miało miejsce 28 kwietnia 1972 r. Marynarka wojenna była bardzo zadowolona ze skuteczności systemu AN/AWG-9–AIM-54A. Zasięg radaru pracującego w paśmie X i na częstotliwościach 8–12 GHz wynosił w granicach 200 km. Mógł on śledzić do 24 celów na raz, wizualizować 18 na wyświetlaczu taktycznym TID (Tactical Information Display) umieszczonym na stanowisku RIO oraz naprowadzać uzbrojenie na sześć z nich.
Radar posiadał funkcję jednoczesnego skanowania i śledzenia wykrytych celów oraz mógł wykrywać cele lecące na tle ziemi (powierzchni). W ciągu 38 s F-14A mógł odpalić salwę sześciu pocisków AIM-54A i każdy z nich był w stanie zniszczyć cele lecące na różnych wysokościach i w różnych kierunkach. Pociski, których maksymalny zasięg sięgał 185 km, rozwijały prędkość Ma=5. Testy wykazały, że mogą niszczyć również pociski samosterujące lecące na małych wysokościach oraz cele gwałtownie manewrujące. 28 stycznia 1975 r. pociski AIM-54A Phoenix zostały oficjalnie przyjęte na uzbrojenie US Navy.
Niestety nieco inna sytuacja była z zespołem napędowym.
Do napędu F-14A wybrano silniki Pratt & Whitney TF30-P-412 o ciągu maksymalnym 48,04 kN każdy i 92,97 kN z dopalaniem. Była to rozwojowa wersja silników TF30-P-3 zastosowanych w samolotach myśliwsko-bombowych F-111A. Miały być mniej awaryjne niż silniki -P-3, a większa separacja gondoli silnikowych miała zapobiec problemom napotkanym podczas eksploatacji F-111A. Poza tym montaż silników -P-412 miał być rozwiązaniem tymczasowym. US Navy zakładała, że jedynie pierwsze 67 egzemplarzy F-14A będzie w nie wyposażonych. Kolejna wersja myśliwca – F-14B – miała już otrzymać nowe silniki – Pratt & Whitney F401-PW-400. Były one opracowywane wspólnie z USAF w ramach programu ATE (Advanced Turbofan Engine). Tak się jednak nie stało i marynarka była zmuszona do kontynuowania zakupów F-14A z silnikami TF30-P-412. Generalnie były one zbyt ciężkie oraz za słabe dla F-14A. Miały też wady konstrukcyjne, które wkrótce zaczęły dawać o sobie znać.
W czerwcu 1972 r. pierwszy samolot myśliwski F-14A trafił do bazującego w NAS Miramar dywizjonu szkolnego marynarki VF-124 „Gunfighters”. Pierwszym dywizjonem liniowym, który otrzymał nowe myśliwce był VF-1 „Wolfpack”. Prawie równocześnie przezbrojenie na F-14A realizował dywizjon VF-2 „Bounty Hunters”. W październiku 1972 r. obydwie jednostki ogłosiły gotowość operacyjną dla F-14 Tomcat. Na początku 1974 r. VF-1 i VF-2 wzięły udział w pierwszym rejsie operacyjnym – na pokładzie lotniskowca USS Enterprise. W tym czasie Grumman dostarczył marynarce już około 100 egzemplarzy, a ogólny nalot F-14 Tomcat wynosił 30 tys. godzin.
W kwietniu 1974 r. doszło do pierwszej katastrofy F-14A spowodowanej awarią silnika. Do października 1975 r. wystąpiło pięć awarii i pożarów silników, w wyniku których utracono cztery myśliwce. Sytuacja była na tyle poważna, że marynarka zarządziła kompleksowe inspekcje silników (z demontażem włącznie), które miały być prowadzone na każde 100 wylatanych godzin. Trzy razy zarządzano uziemienie całej floty. Ogółem, w latach 1971–1976 utracono 18 F-14A w katastrofach spowodowanych awariami i pożarami silników lub ich nieprawidłowym działaniem. Odkryto dwa główne problemy z silnikami TF30. Pierwszy polegał na odrywaniu się łopatek wentylatorów, które były wykonane z niedostatecznie wytrzymałych stopów tytanu.
Komora silnika nie miała też dostatecznego ekranowania, które mogłoby powstrzymać przemieszczające się z po oderwaniu łopatki wentylatorów. Te powodowały znaczne zniszczenia w strukturze silnika, co prawie zawsze wywoływało pożar. Drugi problem okazał się „chronicznym” dla silników TF30 i nigdy do końca nie udało się go wyeliminować. Polegał na nagłym występowaniu nieregularnej pracy sprężarki (pompażu), co mogło zakończyć się całkowitym przerwaniem pracy silnika. Pompaż mógł wystąpić praktycznie na każdej wysokości i przy każdej prędkości lotu. Najczęściej pojawiał się podczas lotu z małą prędkością na dużych wysokościach, w chwili uruchomienia lub wyłączenia dopalacza, a nawet podczas odpalania pocisków rakietowych „powietrze-powietrze”.
Czasem silnik od razu sam wracał do normalnego stanu, jednakże zazwyczaj pompaż się przedłużał prowadząc do szybkiego spadku obrotów silnika i wzrostu temperatury na wejściu do sprężarki. Wówczas zaczynały występować wychylenia samolotu w osi podłużnej oraz myszkowanie, co z reguły kończyło się niekontrolowanym korkociągiem. Jeśli był to płaski korkociąg załodze z reguły pozostawało już tylko katapultowanie. Korkociągu można było uniknąć jeśli pilot zareagował odpowiednio wcześnie zmniejszając obroty silników do minimum i stabilizując lot, tak aby nie występowały żadne przeciążenia. Wówczas, podczas lekkiego opadania, można było podjąć próbę zrestartowania sprężarki. Piloci szybko nauczyli się, że F-14A trzeba było latać raczej „ostrożnie” i być gotowym na wystąpienie pompażu podczas wykonywania gwałtownych manewrów. Zdaniem wielu bardziej przypominało to „zarządzanie” pracą silników niż latanie myśliwcem.
W odpowiedzi na pojawiające się problemy firma Pratt &Whitney zmodyfikowała silnik montując wytrzymalsze wentylatory. Zmodyfikowane silniki, oznaczone jako TF30-P-412A, rozpoczęto montować w egzemplarzach 65. bloku produkcyjnego. W ramach kolejnej modyfikacji odpowiednio wzmocniono komorę wokół trzech pierwszych stopni sprężarki, co miało powstrzymać łopatki po ewentualnym ich oderwaniu. Tak zmodyfikowane silniki oznaczone jako TF30-P-414 rozpoczęto montować od stycznia 1977 r., w ramach 95. transzy produkcyjnej. Do 1979 r. wszystkie dostarczone marynarce F-14A wyposażono wstecznie również w zmodyfikowane silniki -P-414.
W 1981 r. firma Pratt & Whitney opracowała wersję silnika oznaczoną jako TF30-P-414A, w której miał zostać wyeliminowany problem pompażu. Ich montaż rozpoczął się w roku budżetowym 1983, w ramach 130. bloku produkcyjnego. Do końca 1986 r. nowe silniki zostały zamontowane też w użytkowanych już F-14A Tomcat, przy okazji wykonywania przeglądów technicznych. Faktycznie, -P-414A charakteryzowały się znacznie mniejszą tendencją do występowania pompażu. Na tysiąc godzin lotu notowano średnio jeden przypadek. Tendencji nie udało się jednak wyeliminować zupełnie i zawieszenie sprężarki mogło pojawić się podczas lotów z dużymi kątami natarcia.
