El F-4, al igual que otros interceptores de su época, fue diseñado sin cañón interno, pues se esperaba que el uso de misiles eliminase la necesidad del combate directo, pero en posteriores versiones incorporó un cañón rotativo M61 Vulcan.[12] Cuando su producción terminó en 1981, se habían construido 5195 Phantom II, siendo el avión de combate supersónico estadounidense más numeroso.El diseño tenía dos motores, y su armamento principal eran los nuevos misiles aire-aire Sparrow sin ofrecer ningún tipo de cañón.[15] EL XF4H-1 fue diseñado para llevar cuatro misiles Sparrow bajo el fuselaje y estaba impulsado por dos motores J79-GE-8.Como el FH-1 llevaba mucho tiempo fuera de servicio, se solía llamar al nuevo avión también como Phantom.Un problema hidráulico impidió la recogida del tren de aterrizaje, pero los siguientes vuelos fueron más tranquilos.Después de que un F-4B ganase la Operación Highspeed contra el F-106 Delta Dart, la USAF tomó prestado dos F-4B navales, temporalmente designados como F-110A Spectre, y desarrolló los requisitos para su propia versión.No es sorprendente, pues, que el avión que estaba diseñado para disparar misiles guiados por radar más allá del límite visual (unas 20 millas náuticas o 37 km) careciese de la agilidad y maniobrabilidad de sus oponentes.En realidad, los enfrentamientos rápidamente bajaban a velocidad subsónica y aquellos primeros misiles eran ineficaces e imprecisos.En el viaje de regreso, el Phantom fue alcanzado por un misil tierra-aire enemigo que hizo al avión incontrolable en vuelo convencional.Para evitar ser capturados, Cunningham y Driscoll volaron el avión panza arriba hasta poder eyectar sobre el agua.Sin embargo, el Falcon estaba diseñado para derribar bombarderos lentos y era ineficaz contra los cazas más ágiles, así que los F-4D volvieron a utilizar Sidewinder bajo el programa Rivet Haste.Desde el despliegue inicial de los F-4C en el Sudeste Asiático, los Phantom realizaron tareas de superioridad aérea y ataque a tierra, no solo apoyando a las tropas en Vietnam del Sur, sino también realizando bombardeos en Laos y Vietnam del Norte.[14][21] El Phantom tenía su talón de Aquiles en que no encajaba bien daños, sobre todo impactos en la cola, donde se juntaban varios componentes vitales.[21] Al finalizar la guerra, la Fuerza Aérea había perdido un total de 528 F-4 y RF-4C Phantom.Como en la Armada, la Fuerza Aérea continúa usando QF-4 para blancos, además de un F-4D restaurado para realizar acrobacias aéreas.Uno de esos aviones estaba equipado con ELINT y voló bajo el programa Peace Trout.En 1983, Alemania inició el programa KWS - Kampfwertsteigerung (Eficacia Mejorada de Combate) en el que equipaba a los F-4F con el mismo radar AN/APG-65 que el F/A-18 Hornet, y le añadía la capacidad de disparar misiles AIM-120 AMRAAM y aviónica digital.La renovación en agosto de 1970 del «Convenio Relativo a la Ayuda para la Defensa Mutua entre España y los Estados Unidos» supuso la cesión al Ejército del Aire Español de treinta y seis aviones en 1971 (programa Peace Alfa), que estaban a disposición del Gobierno de los Estados Unidos para su entrega a países aliados.Los aviones elegidos habían sido construidos en 1964 para la USAF y servían en la 81st FW en Gran Bretaña.Varios aviones fueron modificados para el estándar de F-4G Wild Weasel V y armados con misiles AGM-88 HARM.Irán compró 225 aviones F-4D, F-4E y RF-4E, así como 40 cazas pesados de largo alcance F-14 Tomcat.El edificio quedó gravemente dañado y la reunión debió de ser reubicada, pero su propósito ya estaba cumplido.La Fuerza Aérea Israelí ha sido el mayor usuario extranjero del Phantom, utilizando tanto aviones nuevos como usados por la USAF, así como también variantes especiales de reconocimiento.Los primeros F-4E, denominados Kurnass (ariete), y RF-4E, con el sobrenombre Oref (cuervo), fueron entregados en 1969 bajo el programa Peace Echo I.Durante la guerra de Yom Kipur, los F-4 sufrieron duras pérdidas sobre Siria y el Sinaí, atacando objetivos en dichos países.[14] Los F-4 estuvieron bajo un extenso programa de modificaciones para adaptarlos a las armas y aviónica local.[16] Los F-4 modernizados se emplean como avión de ataque al suelo, habiéndose usado en combate contra los kurdos, en Irak.Como los motores también necesitaban más aire, se aumentaron las entradas de los turborreactores en un 20%, aunque esto redujo la velocidad y altitud máxima.[16] El F-4 ha sido construido en decenas de variantes, entre las más importantes están: El F-4 también ha servido en las fuerzas aéreas de otros once países: Alemania, Australia, Corea del Sur, Egipto, España, Grecia, Irán, Israel, Japón, Reino Unido, Turquía.
