米海軍の要求から生まれたＦ４Ｈ-１(Ｆ-４Ａ)がＦ-４Ｂ、Ｆ-４Ｊ、Ｆ-４Ｎ、Ｆ-４Ｓと発展し、空軍ではＦ-４Ｂを陸上仕様へと改めたＦ-４ＣからＦー４Ｄ、さらに20mm口径のＭ61バルカン機関砲を機首に固定装備したＦ-４Ｆへと発展する。英海空軍も国産の採用を諦め、Ｆ-４ファントムにロールスロイス社製スペイ･ターボファン･エンジンを積むことで面目を保ちながら、Ｆ-４Ｋを英海軍がファントムＦＧ１、Ｆ-４Ｍを英空軍がファンタムＦＧ２の名称で採用した(後に英空母の退役で、ファントムＦＧ１は英空軍へ移管される)。

日本の航空自衛隊が、その５師団用に139機のＦ-４Ｅファントムを注文したのは原型の初飛行から10年を経た1968年のことで、1971年に最初の２機が納入された後は名古屋の三菱重工で126機がライセンス生産された。Ｆ-15Ｊの導入後は主力戦闘機の座を下り、110機が攻撃機、17機が戦略偵察機へ改造され、ＡＰＧ-66Ｊ火器管制レーダーなどの近代装備を施された前者は1984年７月、後者は1992年に初飛行を行う。

本来の高性能に加え、こうして広く行き渡れば互換性の上でも有利となり、戦闘以外の任務を持つ派生型が生まれるのは自然の成り行きだ。写真偵察機として米海兵隊向けのＲＦ-４Ｂ、米空軍向けのＲＦ-４Ｃと、その発展型であるＲＦ-４Ｅの３機種が製造され、Ｆ-４Ｅを原型にした電子戦、レーダー･ステーション攻撃機Ｆ-４Ｇもある。

原型のＦ-４Ａは、もともと艦上戦闘機として開発された。機首に大型のＡＰＧ火器管制レーダーを持ち、胴体下部へはスパロー空対空ミサイル４基が、その後の戦闘機で標準となった半埋込み式に装備できる。火器管制装置を積むため複座のＦ-４Ａは、それまでの戦闘機と比べ、異例の大型機でもあった。空母着艦の厳しい制約から、高揚力を獲るため主翼前縁のスラットや後縁のフラップへ加えてＢＬＣ(吹き出しフラップ)を採り入れ、また尾部には高機動中スピンからの回復でも効果がある陸上着陸時の制動用ドラッグシュートを持つ。

ジェネラル･エレクトリック社のＪ79ターボジェット･エンジンを双発配置した合計推力はアフターバーナー使用時で16tを超え、機外のハードポイント(兵装搭載箇所)５カ所へ豊富な兵装が搭載可能だ。そのパワーと柔軟性は、新しく開発された誘導爆弾、空対地ミサイル、赤外線やレーザー照準装置などの追加装備をするにも、うってつけであった。

ベトナム戦争が実戦のデビューとなり、米海軍のＦ-４Ｂ/Ｊはトンキン湾上の空母から、また米空軍のＦ-４Ｃ/Ｄ/Ｅはタイおよび南ベトナムの基地から発進し、北ベトナムの爆撃やその護衛に向かう一方、南ベトナムの基地で駐屯する米海兵隊のＦ-４Ｂ/Ｊが、もっぱら南ベトナム国内の共産軍攻撃を繰り返す。主力戦闘機の座を確保した米海空軍のＦ-４Ｂ/Ｃ/Ｄ/Ｅ/Ｊだけで、ベトナム戦争中、北ベトナム軍所属のMiG-17/19/21を140機半撃墜し(半は他の機種との共同撃墜)、これはベトナム戦争全期間中、米軍が撃墜した記録の74パーセントに及ぶ数字だ。