Samolot de Havilland DH.110 początkowo projektowany był na zamówienie zarówno lotnictwa brytyjskiego (Royal Air Force - RAF) z 1947, jak i lotnictwa brytyjskiej marynarki wojennej (Fleet Air Arm - FAA) jako dwumiejscowy myśliwiec przechwytujący zdolny do operowania w każdych warunkach atmosferycznych. Samolot był zaprojektowany w takim samym nieortodoksyjnym układzie dwubelkowym, co wcześniejsze de Havilland Vampire i de Havilland Venom (którego wersję morską Sea Venom nowy samolot później zastąpił w lotnictwie marynarki).
Pierwszy prototyp DH.110 został oblatany 26 września 1951 (numer WG536), a 20 lutego 1952 pokonał barierę dźwięku. Prototyp ten jednak rozpadł się w powietrzu po przekroczeniu bariery dźwięku na salonie lotniczym w Farnborough 6 września 1952, przy czym śmierć poniósł pilot John Derry, nawigator i 29 osób na ziemi. Na skutek katastrofy, drugi prototyp (numer WG240) został wzmocniony i zmodyfikowany. RAF jednak ostatecznie wybrał konkurencyjny projekt Gloster Javelin, jako tańszy i prostszy samolot. Prace nad samolotem, nazwanym Sea Vixen dla wyróżnienia wersji morskiej, kontynuowano jednak na zlecenie FAA. Miał on tym razem przenosić kierowane pociski rakietowe.
20 czerwca 1955 oblatano trzeci prototyp DH.110 Mk.20X, który miał posłużyć jako wzorzec morskiej wersji produkcyjnej, lecz jeszcze nie posiadał składanych skrzydeł. W kwietniu 1956 prowadzono jego próby morskie, między innymi po raz pierwszy samolot wylądował na pokładzie lotniskowca HMS "Ark Royal" z użyciem lin hamujących. Próby były udane i lotnictwo marynarki wojennej zamówiło samolot. 20 marca 1957 oblatano pierwszy samolot wersji seryjnej, Sea Vixen FAW.20 (FAW - Fighter All Weather), przemianowanej następnie na FAW.1 (FAW Mk 1). Zbudowano 114 samolotów wersji FAW.1
De Havilland Sea Vixen FAW.2 w malowaniu reklamowym (2004)
Sea Vixen był pierwszym brytyjskim samolotem, który był uzbrojony jedynie w pociski rakietowe i bomby, bez stałych działek. Jego uzbrojenie stałe stanowiło 28 pocisków niekierowanych kalibru 51 mm w dwóch wysuwanych zasobnikach Microcell pod kadłubem. Główną broń stanowiły 4 podwieszane pociski powietrze-powietrze Firestreak, mógł też zabrać zamiast nich 4 bomby o masie po 227 kg. Napęd stanowiły dwa silniki Rolls-Royce Avon 208 o ciągu 50 kN. Nietypową cechą konstrukcyjną oprócz układu ogólnego było przesunięcie kabiny pilota na lewą stronę kadłuba, gdyż po prawej stronie zajmował miejsce nawigator, schowany w kadłubie dla lepszych warunków obserwacji ekranu radaru, z małym oknem nad nim. W nosie samolotu znajdował się radar GEC AI.18 o zasięgu ok. 30 km.
1 czerwca 1962 oblatano ulepszoną wersję FAW.2. Zbudowano jej 29 samolotów, a dalsze 67 przebudowano z wersji FAW.1. FAW.2 mógł przenosić także pociski powietrze-powietrze Red Top, cztery wyrzutnie pocisków niekierowanych SNEB lub 2 pociski powietrze-ziemia AGM-12 Bullpup. Wizualną różnicę stanowiły belki ogonowe przedłużone do przodu poza krawędź natarcia skrzydła, w których mieściły się większe zbiorniki paliwa.
Po wycofaniu w 1972, niewielka liczba samolotów została przebudowana na cele latające z oznaczeniem D.3, lecz ostatecznie nie używano ich w tym celu, ale do szkolenia w operowaniu samolotami zdalnie sterowanymi. Kilka przebudowano na samoloty holujące cele z oznaczeniem TT.2.
Instrukcja