在面对同时代战斗机不断上涨的重量趋势（如美国空军的 F-86 和海军 F9F），道格拉斯的首席设计师爱德华.海尼曼博士（Edward Henry Heinemann）
成立了一个团队用公司投资研究是否能扭转这一趋势，减重在降低成本与提高性能上的好处是不言而喻的。他们提出一种十分大胆的仅 7,000 磅重的喷气式战斗机，1952年1月将初步研究成果提交给了海军航空署。
海军表现出了些许兴趣，但是手头已经有了好几个战斗机项目，于是建议道格拉斯将同样的设计思想用于研制一种舰载攻击机上去，该机要能投掷核弹，最大速度 500 英里/小时，作战半径 345 英里，2,000 磅武器挂载能力，最大总重低于 30,000 磅。
两周后海尼曼团队就完成了研究，并且性能指标大大超过了海军的要求，飞机全重仅 12,000 磅，连海军规定的上限一半都不到，最大速度也超出 100 英里/小时，作战半径超出 115 英里。道格拉斯被授权进行进一步的研究，在此期间增加了航程要求，全重也相应提高到 14,000 磅。
新飞机是下单翼布局，机翼为修形三角翼，四分之一弦长处后掠角 33 度，翼展仅 27 英尺 6 英寸，所以就免去了机翼折叠机构，节省了不少重量并简化了结构。机翼有三根一体式翼梁，并沿顺翼展方向铺设强化蒙皮。三角翼内部形成一个单体盒状结构，并安装有内部油箱。机翼前缘有自动伸展的缝翼
，后缘有开裂式襟翼，翼梁之间的空间大部分被 560 加仑的内部油箱所占据。
飞机安装有常规倒 T 形尾翼，平尾可以电动调整安装角，以便在飞行中调整配平。后机身两侧各安装有一片大型减速板。
发动机是按许可证制造的英国阿姆斯壮.西德利蓝宝石涡喷（Armstrong Siddeley Sapphire），额定静态推力 8,000 磅，将由莱特公司制造，美军编号 J65。发动机安装在机身中间位置，座舱两侧进气，进气口位置较高，发动机后有长长的尾喷管道。
机内油箱总容量 770 加仑，包括机翼油箱以及座舱后和进气道之间的机身自封油箱。所有外部武器外挂在机腹和机翼的三个外挂点上。内部武器是两侧翼根处的两门 20mm 航炮。包括一枚 MK 12 核弹在内的设计全重是 14,250 磅，此时依靠内部油量作战半径仅 400 英里。
长长的主起落架固定在机翼后缘内侧，主起落架向前收起，同时机轮旋转 90 度纳入机翼起落架舱，由于机翼较薄，所以形成了横贯整个翼根弦长的主起落架整流鼓包，前起落架向前收入机鼻下方。之所以把起落架都设计成向前收起，是因为起落架解锁后，在气流的阻力下可以自动伸展到位，省去了起落架应急放下装置。起落架长而纤细，提供了起飞时足够的离地净高。
座舱盖为蛤壳状，通过铰链向后打开。座舱内配备了弹射座椅。 1952 年 2 月道格拉斯通过了初步全尺寸模型的审核，同年 6 月 12 日获得制造一架原型机的合同。军方型号 XA4D-1，BuNo137812，原型机的资金来源于已经取消的 A2D“天鲨”。1952 年 10 月通过了最终全尺寸模型审核，这时海军已经定购了 9架 生产型飞机，很快又将增加到 19 架。
XA4D-1在道格拉斯加州埃尔塞贡多（El Segundo）工厂组装，1954 年 2 月下线。这架飞机立即获得一个绰号“天鹰”，还有人戏称其为“海尼曼的改装老爷车”。原型机安装了无框风挡，机鼻前方是长长的试飞空速管，为试飞员准备了 NAMC II 型弹射座椅。原型机仅安装了机腹挂架，没有着舰钩和机炮。
XA4D-1 随后被运到 100 英里之外的爱德华兹空军基地，由于 7,200 磅推力的莱特 J65-W-2 涡喷发动机的延迟交付，首飞推迟到了 1954 年 6 月 22 日，试飞员是罗伯特.拉恩（Robert Rahn）。
在 XA4D-1 随后的试飞中，逐步加上了生产型 A4D-1 上的许多装备，如尾钩、尾喷管整流，机翼涡流发生器，和全部三个外挂架。 A-4A
A4D-1 是天鹰的首个生产型，后改称A-4A。首机（BuNo137813）在 1954 年 8 月 14 日首飞，此时仅仅距原型机首飞才两个月。道格拉斯一共生产了 165 架 A4D-1，最后一架在 1957 年交付。
A4D-1 几乎与 XA4D-1 一样，但是尾喷管做了称为“糖匙”的整流修形，并安装了着舰钩，和所有的三个武器挂架：一个在机腹中线，另两个在机翼起落架整流包外侧。三个挂架公可挂载超过 5,000 磅的武器外挂，外挂2300千克攻击武器（含950千克重的战术核炸弹、常规炸弹、燃烧弹、小斗犬空对地导弹、火箭发射巢、Mk.11型机炮吊舱、鱼雷或水雷等）；也可以挂 3 个副油箱，总容积 800 加仑，此时总携油量5950升。
紧挨着座舱后的机背上安装了 UHF 无线电大型刀形天线。有框风挡取代了原型机的无框风挡。内部武器为每侧处的两门柯尔特 20mm 航炮，每门备单 100 发。作为攻击机，A4D-1 没有装雷达，鼻锥内塞满了航电。发动机是 7,700 磅静态推力的莱特 J65-W-4 或者-4B。
1955 年 10 月 15 日，戈登.格雷（Gordon Gray）上尉驾驶 A4D-1 BuNo137820创造了 100 公里闭合航线的速度纪录——695.163 英里/小时。该纪录之前是由美国空军 F-86H 创造的，这也是第一次由攻击机破此纪录。 1957 年 1 月第一架 A4D-1 加入了 VA-72 攻击机中队。VA-93 则是西海岸第一个接收 A4D-1 的中队，1957 年 9 月部署在提康德罗加（Ticonderoga，CVA-14）号航母巡弋西太平洋。1957 年 1 月海军陆战队的 VMA-224 成为首个接收天鹰的陆战队单位。
1962 年 9 月的大改名运动中 A4D-1 型号改为 A-4A。有趣的是越战时期，一部分 A-4A 的型号又改为 TA-4A。其中有两个原因，一时新型号的天鹰性能大大超过 A-4A，所以后者被考虑用于训练任务；二是出于政治因素，改名教练机型号后可以减少帐面上在越南部署的攻击机数量，减少舆论压力。
A-4B
A4D-2 是天鹰的第二个生产型，加强了后机身结构强度。其他改进之处还包括引入单层方向舵，新方向舵采用了粘接工艺，将薄板与加强肋按三明治结构胶粘而成，取消了铆钉，并增加了调整片。新结构的方向舵解决了 A4D-1 在高速下方向舵抖振的问题，该抖振会导致机体后部结构疲劳。A4D-2 外部最引人注目的改动就是在右侧机身增加了不可收放的空中受油管，机腹中线挂架具备了挂载 300 加仑“伙伴”空中加油吊舱的能力，该吊舱尾部容纳了绞盘和锥套，使得天鹰具备了空中加油与受油能力。
A4D-2 的航电中增加了导航设备，火控系统增加了发射“小斗牛犬”无线电遥控空地导弹的能力，飞控系统经过升级，并且还增强了起落架支柱并增加了燃油增压系统。
A4D-2 为飞行员配备了 Escapac 1 火箭弹射座椅。
首架 A4D-2 在 1957 年 9 月交付，陆战队的 VMA-211 是第一个装备这种飞机的中队。道格拉斯共生产了 542 架 A4D-2。1962 年 9 月 A4D-2 型号改为A-4B。
改装推力3500千克的J65—W—4型喷气发动机，改装双重液压控制系统，一点式加油口、空中加油杆、新式仪表板并加强了后机身，从1957年开始，A型停产，全部改产B型。
A-4C
所有早期型天鹰都是昼间攻击机，不具备在恶劣气候和夜间作战的能力。于是诞生了具备全天候作战能力的 A4D-2N。
机鼻加长了 9 英寸用于安装了 AN/APG-53A 防撞雷达。除此之外航电中还增加了一个攻角指示器和低空轰炸系统、以及自动驾驶仪、全飞行姿态指示器。风挡增加了雨刷，并调整了座舱的布置。弹射座椅也升级为改进型的 Escapac 1A-1 低空弹射座椅。A4D-2N 一开始安装的是 7,000 磅静推力的 J65-W-16A，后来换成了 8,400 磅静推力的 J65-W-20。
1958 年 8 月 21 日 A4D-2N 首飞，1960 年 2月 陆战队 VMA-255 中队的 A4D-2N 初步形成作战能力。道格拉斯共生产了 638 架 A4D-2N。1962 年 9 月仍在生产中的 A4D-2N 型号改为 A-4C。总重增至7850千克，是60年代美国海军及海军陆战队的主力攻击机。
A-4E
A4D-5 是天鹰的重大改型，换装了 8,500 磅推力的普惠 J52-P-6A 发动机。J52 与早期天鹰使用的 J65 发动机相比，燃油消耗量降低了 27%，显著提高了航程。由于更换了发动机，需要重新设计天鹰的机身中段和进气道，并在进气口增加了附面层分离导板。
早期天鹰的主要任务是投掷核弹，而 A4D-5 更突出了常规武器的投送能力，于是在机翼外侧增加了一对挂架，从而使总挂载量增加到了 8,200 磅，外挂配置更加灵活。A4D-5 的机鼻增长 14 英寸以容纳 AN/ASN-19A 导航计算机，航电中还新增了塔康导航、多普勒导弹、MK 9 甩投轰炸系统、无线电高度表和 AJB-3A 低空轰炸系统。
1959 年 7 月 30 日海军批准了将两架 A4D-2N（148613/148614）改装为 A4D-5 原型机的合同，首机 1961 年 7 月 12 日首飞。1962 年 9 月 A4D-5 型号改为 A-4E（由于会与天鹰的老型号 A4D 混淆，所以直接跳过了 A-4D）。1962 年 A-4E 开始服役，加州勒莫尔（Lemoore）航空站的 VA-23 在 62 年 12 月接受第一架 A-4E。道格拉斯共生产 500 架 A-4E。
在服役期间，A-4E 经过升级安装了 A-4F 的“驼峰”电子设备舱，其中一些飞机还换装了推力更大的 J52-P-8 发动机，9,300 磅静态推力。还有部分 A-4E 的老式空中加油杆升级成了 A-4M 的新式斜弯杆。
1973 年 10 月为了补充赎罪日战争中以色列损失惨重的天鹰中队，美国紧急援助以色列 28 架 A-4E。
A-4F
A-4F 是美国海军的最后一型天鹰（不包括陆战队的 A-4M），也是第一种只以 1962 年 9 月新命名规则命名的天鹰。
1965 年海军订购 A-4F 以弥补海军和陆战队天鹰单位在越南的损失。A-4F 是 A-4E 的改进型，改进之处包括鼻轮转向机构、机翼上表面扰流板（为了增加横风降落性能）、Escapac 1C-3 弹射座椅、9,300 磅静态推力的普惠 J52-P-8A 发动机。最后一架 A-4E（BuNo152101）被改装成为 A-4F 原型机，1966 年 8 月 31 日首飞。VA-23 和 VA-93 是首批接收 F 型的单位，随即在 1967 年末被派驻东南亚。道格拉斯共生产了 147 架 A-4F。
TA-4E/F
在天鹰项目初始，道格拉斯就建议海军多装备些天鹰的双座型。双座型用途很广，既可以作为教练机，又可以作为作战飞机，而且在作战时后座飞行员可以担任武器官，提高作战效率。出于预算考虑并没有采纳这个建议，但是在 1964 年海军转变了态度并说服国防部出资购买两架双座型天鹰原型机。其中海军最具说服力的一点就是装备更具效用的双座型之后可以将美国境内用于训练的单座型解放出来扔到越南去。
海军修改了 A-4E 的购买合同，将最后两架 A-4E（BuNo152102 和 152103）修改成为 TA-4E 双座型原型机。TA-4E 保留了单座型的发动机、军械和大部分机体结构，前机身加长 28 英寸以容纳第二个座舱，后座座椅增高以改善视界。前后座舱共用一块向后打开的蛤壳式座舱盖，并配备了复式操纵机构、Escapac 1C-3 零-零火箭弹射座椅。机翼后缘襟翼上安装了向上打开的扰流板，这是为了增加横风状态下的降落性能。前轮增加了转向机构，在横风起降时具有更好的操控性，并且在航母甲板作业时机动性也更好。TA-4E 的发动机是 9,300 磅推力的普惠 J52-P-8A。
TA-4E BuNo152102 在 1965 年 6 月 30 日首飞，因为 TA-4E 在 A-4E 的基础上改动颇大，基本配置已经与 A-4F 相同，所以不久后型号改为 TA-4F，TA-4F 保留了单座型的所有作战能力，在使用上更加灵活。
1966 年 5 月 TA-4F 首先进入加州 Lemoore 航空站的 VA-125 中队服役，该中队是 A-4 战备航空大队。道格拉斯共生产了 241 架TA-4F，其中包括两架 A-4E 改装的原型机。TA-4F 装备了海军和陆战队的一线单位，多数天鹰中队都配备了一到两架双座型。
OA-4M
陆战队也将 TA-4F 作为前进空中控制机，在越南战场帮助陆战队飞机和飞行员识别和准确轰炸地面目标。陆战队的 23 架这种飞机后来升级成为 OA-4M。
EA-4F
4 架TA-4F 被改装为 EA-4F 电子战教练机，这些飞机可以挂载用于模拟苏联导弹和飞机电子信号的特殊外挂。这些飞机装备给了 VAQ-33。
TA-4J
TA-4J 就是用于取代格鲁曼 TF-9J“美洲狮”的高教机。由于 TA-4F 的表现颇佳，1968 年海军决定采购 TA-4J 作为下一代海军和陆战队高级教练机。
TA-4J 在结构上与 TA-4F 基本一致，但是去掉了许多战术武器系统，不能挂载“伙伴”加油吊舱，但保留了空中加油杆。TA-4J 还去掉了机翼外侧的两个挂架，挂架总数降至 3个。上述改动直接使空重降低了 230 磅，发动机也改为降低推力的 J52-P-6，8,500 磅静态推力。TA-4J 保留了翼根两门 20mm 航炮，不过在实际使用中部队还是往往拆掉航炮。
TA-4J 被施以传统的红白相间的教练机涂装，与海军的其他灰色涂装的天鹰形成鲜明对比。TA-4J 在 1968 年 12 月1 7 日首飞。1969 年中期首先进入 VT-21 训练中队服役。TA-4J 的主要任务是培训海军舰载机飞行员，并不担负作战任务。道格拉斯共生产 226 架TA-4J，一些 TA-4F 双座机通过取消武器挂载能力也被改装为 TA-4J，还有一些 TA-4J 被用于辅助支援性任务，如扮演假想敌机。
A-4L
有 100 架航母舰载中队的 A4D-2N （A-4C）被翻新成 A-4L 以填补海军和陆战队后备单位的装备缺口。一些海军和陆战队过剩的 A-4C 和 A-4L 出售给了阿根廷、新加坡和马来西亚。A-4C 升级至 A-4L 的目的是将这 100 架飞机升级至后期型天鹰标准，期望能凑满两个具备完全作战能力的后备航母舰载联队。
升级包括换装起飞推力 8,400 磅的 J65-W-20 发动机，安装机背“驼峰”电子设备舱。一开始的升级工作由道格拉斯完成，后来改为道格拉斯提供改装套件，由海军维修站完成。套件中还包括 TA-4F 上首次采用的机翼涡流发生器，但是 A-4L 的武器挂架仍然是 3 个。
首架 A-4L 在 1969 年 8 月 21 日首飞，当年 12 月开始交付后备单位。后来过剩的 A-4L 改装成 A-4PTM 被卖给了马来西亚。
A-4M
A-4M 是专门为美国海军陆战队的需求而研制的。陆战队需要一种可以从前线简易机场起飞执行近距支援任务的攻击机，而且没有看中沃特的 A-7。
A-4M 的发动机是J52 家族中的新型号 J52-P-408，推力 11,200 磅，比早期的 J52-P-8A 增加了 20%，增加的推力显著提高了飞机的短距起飞能力。新发动机重量仅增加 1%，耗油量也没有增加。另外 P-408 的无烟燃烧室减少排气的可视特征。另外 P-408 还增加了发动机自启动机，而且发电机容量增加了 60%。
A-4M 外观上最显著的改动就是重新设计了座舱盖，以改善视野。新座舱盖增宽了 3 英寸，一改早期天鹰的经典道格拉斯式半幅座舱盖，后者毫无后方视野可言。为了配合加宽的舱盖，还采用了类似于教练型的大风挡。A-4M 机尾下方增加了类似于A-4K的减速伞舱，容纳一个带状减速伞。在飞机接地后释放出减速伞有助于缩短降落距离，以便在简易机场使用。
A-4M 安装了改进过的空中加油管，不再是直的，二是在机鼻部位向右舷斜弯以避免干扰机头的广视角目标捕获系统。垂尾的顶部增加了 IFF 天线。
1969 年 5 月 A-4M 项目开始启动。两架 A-4F（BuNo155042 和 155049）被改装成 A-4M的 原型机。首架飞机在 1970 年 4 月 10 日首飞，试飞员沃特.史密斯（Walt Smith）。
道格拉斯称 A-4M 为天鹰 II，但这并不是军方的正式绰号，仅仅是商业上的宣传。1971 年 2 月 26 日 A-4M 开始向海军交付，南卡莱罗纳州波弗特（Beaufort）陆战队航空站的 VMA-324 是首个接收 A-4M 的单位。到 1976 年，所有 5 个陆战队现役轻型攻击机中队都装备了 A-4M。
在 A-4M 长达十年的生产历程中，也持续进行重大改进。其中包括整合有 Elliott HUD 的改进型武器显示和投放系统，可显示空空与空地模式。具有电视和激光双重跟踪模式的休斯角度/速度轰炸系统，该系统的寻的头安装在机鼻最前方，里面有一具电视摄像机和一个激光斑点追踪系统，可以捕获并追踪被激光照射的目标。在机鼻的众多传感器中还有 ALR-45 雷达告警系统的天线，ALR-45 的另一个天线就安装在垂尾顶部的盒子里。机鼻下方是 ALQ-126 欺骗干扰收发机的天线。经过这么多改进之后海军一度想将 A-4M 的型号改为 A-4Y，但未果。
道格拉斯共生产了 160 架 A-4M（包括两家 A-4F 改装的原型机），最后一架 A-4M 在 1979 年 2 月 27 日交付，这也标志这天鹰的最终停产，同时创造了美国战术飞机生产时间的纪录——27 年。
A-4M 在陆战队现役中队中一直服役到 1990 年 2 月 27 日，当天 VMA-211 将最后一架 A-4M 移交给 MAG-42，后者是加州阿拉梅达（Alameda）航空站的后备单位。这也标志着天鹰作为攻击机在海军和陆战队现役单位服役历史的结束。A-4M 在后备单位一直服役到 1994 年，随着 VMA-131 的 A-4M 退役，宣告海军和陆战队的天鹰攻击型已全部退役，在此之后只有双座教练型天鹰继续留在海军和陆战队。 天鹰持续生产了 27 年，总生产数量2966架，中 555 架是双座型。天鹰的主要客户是美国海军和陆战队，外国客户中有四个国家购买了道格拉斯生产的全新天鹰，另有四国购买的是美军二手机。
1967 年 12 月初，天鹰开始从海军舰载攻击机中队退役，被 A-7 海盗 II 和 A-6 入侵者取代。1975 年末随着最后一艘埃塞克斯级航母的退役，最后一个 A-4F 舰载中队也遭到解散。单座 A-4 在海军后备单位还继续服役了一段时间，直到 1978 年被 A-7 取代，假想敌单位的单座 A-4 一直服役到 1980 年代中期。
海军的双座型天鹰在训练中队服役了更长的时间，1990 年代逐渐被 T-45 苍鹰所取代。1999 年 10 月 20 日，最后一架 TA-4J 退役。双座型也在 VF-45、VF-126、VA-127 和战斗机武器学校以及 VAQ-33 电子战入侵者中队扮演假想敌机。天鹰还在几个混成中队中担负各种各样的任务，如在 VC-8 担负假想敌和拖靶任务。
