เอฟ-4 แฟนท่อม ถูกออกแบบให้เป็นเครื่องบินขับไล่ป้องกันประจำกองบินสำหรับกองทัพเรือสหรัฐฯ และได้เข้าประจำการครั้งแรกเมื่อปีพ.ศ. 2503 ในปีพ.ศ. 2506 ถูกใช้โดยกองทัพอากาศสหรัฐฯ ให้ทำหน้าที่เครื่องบินขับไล่โจมตี เมื่อการผลิตสิ้นสุดลงในปีพ.ศ. 2524 แฟนทอม 2 จำนวน 5,195 ลำคือจำนวนทั้งหมดถูกสร้างขึ้นมา ทำให้เป็นเครื่องบินทางทหารของสหรัฐฯ ที่มีจำนวนมากที่สุด[7] จนกระทั่งมีการสร้างเอฟ-15 อีเกิล เอฟ-4 ยังคงทำสถิติในการเป็นเครื่องบินขับไล่ที่มีระยะการผลิตยาวนานที่สุดคือ 24 ปี วัตกรรมของเอฟ-4 รวมทั้งเรดาร์พัลส์และการใช้ไทเทเนียมในการทำโครงสร้าง[8]

แม้ว่าจะมีมิติที่โอ่อ่าและน้ำหนักวิ่งขึ้นสูงสุดมากกว่า 27,000 กิโลกรัม[9] เอฟ-4 ก็ยังทำความเร็วสูงสุดได้ถึง 2.23 มัค และมีการไต่ระดับมากกว่า 41,000 ฟุตต่อนาที[10] ไม่นานหลังจากนำมาใช้งาน แฟนทอมก็ทำสถิติโลกไว้ 15 สถิติด้วยกัน[11] ซึ่งรวมทั้งความเร็วสัมบูรณ์ที่ 2,585 กิโลเมตรต่อชั่วโมงและความสูงสัมบูรณ์ที่ 98,557 ฟุต[12] แม้ว่าจะเกิดขึ้นในปีพ.ศ. 2502-2505 ทั้งห้าสถิติความเร็วก็ยังอยู่จนกระทั่งถึงปี พ.ศ. 2518 เมื่อเอฟ-15 อีเกิล เข้าประจำการ[11]

เอฟ-4 สามารถบรรทุกอาวุธได้มากถึง 8,480 กิโลกรัม บนที่ตั้งเก้าตำบลรวมทั้งขีปนาวุธอากาศสู่อากาศทั้งที่นำและไม่นำวิถี และระเบิดนิวเคลียร์[13] ตั้งแต่ที่เอฟ-8 ครูเซเดอร์ถูกใช้เพื่อการต่อสู้ระยะใกล้ เอฟ-4 จึงถูกออกแบบมาเหมือนกับเครื่องบินสกัดกั้นลำอื่นๆ คือไม่มีปืนใหญ่[14] ในการต่อสู้ผู้ควบคุมเรดาร์หรือผู้ควบคุมระบบอาวุธ (มักเรียกว่าผู้นั่งหลังหรือแบ็คซีทเตอร์ (backseater)) จะช่วยในการหาตำแหน่งข้าศึกด้วยสายตาเช่นเดียวกันเรดาร์ แฟนทอมได้กลายมาเป็นเครื่องบินขับไล่โจมตีหลักทั้งของกองทัพเรือและกองทัพอากาศเมื่อจบสงครามเวียดนาม

เนื่องมาจากรูปลักษณ์ที่โดดเด่นและการใช้งานอย่างแพร่หลายโดยกองทัพและพันธมิตรของสหรัฐฯ เอฟ-4 จึงเป็นหนึ่งในสัญลักษณ์ที่โด่งดังของสงครามเย็น โดยทำหน้าที่ในเวียดนามและสงครามอาหรับ-อิสราเอล พร้อมกับนักบิน เอฟ-4 ของอเมริกาที่ได้ชัยชนะ 227 ครั้งในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้และการโจมตีภาคพื้นดินอีกนับไม่ถ้วน[15]

เอฟ-4 แฟนท่อม ยังเป็นเครื่องบินขับไล่แบบสุดท้ายของอเมริกาที่ได้สถานะยอดเยี่ยมในศตวรรษที่ 20 ในสงครามเวียดนาม นักบินหนึ่งนายและผู้ควบคุมอาวุธสองนายจากกองทัพอากาศ[16] และนักบินหนึ่งนายและผู้ควบคุมเรดาร์หนึ่งนายจากกองทัพเรือ[17]ได้ทำการรบทางอากาศที่ยอดเยี่ยม แฟนทอมยังสามารถทำหน้าที่ลาดตระเวนทางยุทธวิธีและทำการกดดันการป้องกันทางอากาศของศัตรู โดยได้ทำหน้าที่ในปีพ.ศ. 2534 ในสงครามอ่าว[4][5]

การทำงานของเครื่องบินขับไล่ชั้น 2 มัค พร้อมพิสัยไกลและขนาดบรรทุกเท่าเครื่องบินทิ้งระเบิด ได้กลายมาเป็นแม่แบบของเครื่องบินขับไล่รุ่นต่อๆ มา แฟนท่อมได้ถูกแทนที่โดยเอฟ-15 อีเกิลและเอฟ-16 ไฟท์ติ้งฟอลคอนในกองทัพอากาศสหรัฐฯ ในกองทัพเรือนั้น ถูกแทนที่โดยเอฟ-14 ทอมแคทและเอฟ/เอ-18 ฮอร์เน็ท ฮอร์เน็ทนั้นได้รับหน้าที่เป็นเครื่องบินขับไล่สองบทบาท[18]