1985 年 11 月 22 日防卫厅发布了正式的 FS-X 性能需求，要求该机能挂 4 枚反舰导弹，或 2~4 枚近距空空导弹和 2~4 枚中距空空导弹，最小作战半径要达到 833 千米。
在审视了所有入选机型后，防卫厅宣布没有一种现有机型能够满足要求，只能通过自行研制来解决。三家外国竞争者抱怨说日本政府仅凭一个并不存在的纸上方案就把他们提出门外。由于日本和美欧之间存在着巨大的贸易顺差，所以美国和欧洲各国政府也开始向日本施压，要求重新考虑此事。日本人妥协了，1986 年 4 月防卫厅修改了性能需求，三家外国公司也重新提交了修改后的方案。
对日本政府来说，现在的问题是到底是与外国厂商共同发展现有机型，还是完全从头开始自行研发？选择后者当然会取悦日本的航空工业，但总费用会十分高昂。并且由于从零开始，整个计划也会被拖延很长时间。如果合作研发的话，日本政府提出要占据主导地位。“狂风”在很早阶段就被淘汰，原因是日本对与欧洲航空工业进行合作表示担忧，认为这会影响日本的国防安全。接下来 F/A-18 也因改型成本过高而被淘汰。1987 年 9 月 11 日日本宣布将在 F-15 或 F-16 基础上进行改进，但也不排除完全自行研制。日本人对美国三种战斗机的评价如下：
•除了 RCS 无法满足外，F-15 方案性能最好，但是研制费用最高。 •F-16 方案航程和 RCS 不能令人满意，但是研制技术和费用要求最低。 •F/A-18 方案性能可以接受，但是制造和维护费用都比较高。
1987 年 10 月 21 日日本政府宣布以 F-16C/D 为基础研制 FS-X，这个决定无疑是遭受美国政府巨大压力的结果。该决定当时在美国也引起了很大争议，批评者指出美国要向竞争对手转让太多的技术。日本航空自卫队（JASDF）随后宣布了 130 架 FS-X 的采购计划。
1988 年 11 月美日两国政府签订了谅解备忘录，标志着两国间首次展开联合战斗机研制项目。该机只装备 JASDF，所以研发费用完全由日本承担。FS-X 的主要任务是保护海上运输线、海滩防御和反入侵。
由于 FS-X 需要挂载 4 枚 ASM-1 或 ASM-2 反舰导弹，需要较大的机翼，并由此引发了其他的改动。尽管 FS-X 和 JASDF 的其他战斗机一样也需担负截击任务，但其最重要的任务是使用反舰导弹摧毁敌军舰或登陆舰。所以后来 F-2 全部采用与众不同的深蓝色海洋迷彩。
FS-X 的主承包商是三菱重工，与 GD（后来改成洛马）合作研发。富士重工和川崎重工是主分包商。美日双方达成协议，日本承担 60% 的工作份额，美国承担 40%。
具体的分工协议是，三菱负责制造前机身和总装；川崎提供机身中段和起落架舱门、发动机检修舱门；富士制造雷达罩、进气口、右翼（除前缘襟翼）、翼根整流段、襟副翼、垂尾和平尾；GD 制造左翼（除襟副翼）、前缘襟翼、后机身；发动机由石川岛播磨重工按许可证制造。一开始 GE 提供 8 台 F110-GE-129 型发动机供原型机研制使用，以后将转让技术在日本石川岛播磨公司仿制生产。
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——通用动力/洛克希德•马丁 F-16“战隼”轻型多用途战斗机
Armstrong
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结构和航电
FS-X 在外观上与 F-16C/D 类似，但有如下主要结构改动：
•日本设计的共固化成形复合材料新机翼，增加了翼展（加长 1.7 米）和翼根弦长，翼面积增加 25%。翼形与 F-16 相同，但前缘后掠角略小，后缘稍稍前掠。复合材料增加了机翼强度并减轻了重量，降低了整机 RCS。 •平尾面积比 F-16C 增加了 20%。 •稍微加长了机身中段长以容纳更多的燃料和航电，加大了雷达罩并修改了外形，机长增加了 0.5 米。 •前缘边条外形略有修改。 •由于低空掠海飞行增加了撞鸟的风险，取消了整体式座舱盖，改用无框风挡+传统蛤壳式座舱盖。
共固化先进技术，即在自动调温炉内将复合材料的成型和加工汇在一起，一体完成复合材料机翼的制造。采用这一新工艺加工的机翼部件光滑无缝，有利于减小气流干扰和阻力，改善飞机的气动性能。这一技术进步有点象坦克装甲由铆接发展到焊接，再发展到铸造的过程。
起初 FS-X 要在进气口下方安装类似于 YF-16 CCV 和 AFTI F-16 的两片大型鸭翼，但在 1991 年 12 月 11 日被取消以降低重量和阻力。总体而言 FS-X 的尺寸大幅超越了 F-16，使最大起飞重量为 22,226 千克，而 Block 50 F-16C 为 19,051 千克，但两者都使用相同的 13,154 千克推力的 F110-GE-129 发动机。FS-X 的其他结构变化还包括在机鼻、机翼前缘和进气口采用吸波材料（RAM），在尾部和机身使用钛合金，垂尾根部增加减速伞舱。
与结构上的改动相比，内部航电的改动不是太引人注目：
•三菱电机设计的 J/APG-1 主动相控阵雷达，集成了 800 个 3 瓦的砷化镓发射/接收模块。 •横河电机的 LCD MFD。 •岛津全息 HUD。 •三菱电机研制的内置式综合电子战系统和任务计算机。 •日本航电公司研制的激光 INS，有 4 个备份传统陀螺仪。 •采用更多的随控布局技术，具有更好的稳定性、操纵性和机动性。
由于美国政府拒绝提供 F-16 的计算机源代码，日本不得不自行开发线传系统的软件。FS-X 的飞控软件设计从 80 年代初的三菱 T-2 CCV 项目获益良多。FS-X 采用了控制增稳（CA）、放宽静稳定度（BSS）、机动载荷控制（MLC）、非耦合偏航（DY）、直接侧力控制（DSC）、机动增强（ME）和直接升力控制（DLC）等七种方式的随控布局（CCV）技术，加上日本自行开发的四余度数字式电传操纵系统，从而为提高飞机的操稳性能提供了技术保证。