日本考察了美国现有的几种战斗机，最后决定以通用动力公司的F-16C/D Block 40“战隼”战斗机为基础联合研制F-2支援战斗机，成为美日联合研制的第一种作战飞机。
经过谈判，F-2的设计和生产份额为日本占60%，美国占40%（包括通用电气制造的F110-GE-129发动机）。虽然日本宪法禁止出口战机，但日本还是急于通过向美方支付巨资来获得研制F-2所需的尖端技术。
日本坚持在F-2上采用先进技术，使其成为新一代喷气式战斗机，而不仅仅是F-16 Block 40的重大改进型。F-2是F-16家族中率先采用复合材料结构大尺寸机翼的，这种加大型机翼是通用动力公司为“敏捷隼”设计的，但未投产。
此外该机还将安装三菱电子研制的J/APG-1先进有源相控阵雷达，成为世界上第一架安装有源相控阵雷达的战斗机，雷达技术源自日本防卫省技术研究本部（TRDI）。
但日本没有预计到技术转让会出现问题，由于美国拒绝向日本提供F-16线传飞控系统源代码，所以日本航空电子公司只能与美国霍尼韦尔公司合作为F-2重新开发代码，然后在一架改装的三菱T-2变稳测试机（CCV）上进行试飞。这让F-2项目的研制进度足足被拖延了两年。
日本使用复合材料制造的大尺寸机翼也遇到了结构性问题，之后又爆出机翼颤振问题，这导致了进一步的拖延。F-2原型机在满载其主要对地武器——ASM大型反舰导弹试飞后机翼出现了裂纹，需要对机翼进行补强。
最终，F-2项目在研制时间和花费上都大大超出计划，单机成本超过1亿美元。1996年防卫省与三菱重工签订生产谅解备忘录后，到2000年第一架F-2才最终交付空自。此时苏联已经解体，F-2面对的威胁已经消失，曾属于苏联太平洋舰队的生锈登陆艇被拖过日本海峡，前往亚洲的拆船厂。
随着苏联威胁的消失，空自在2005年取消了专门的支援战斗机类目。但F-2仍然保留空面任务和相应的武器装备，以及洋上迷彩。
2005年4月，日本防卫厅承认正在研究在未来冲突中使用进攻性空中力量。F-2于2007年6月首次部署在日本以外的关岛，参加对抗北方军演。再这次演习中，F-2在梅迪尼利亚岛靶场首次在日本以外发射实弹。
F-2项目并没有终结日本对自研战斗机的兴趣，在2011年F-2生产还没结束之前，日本在向美国求购F-22“猛禽”未果后，决定自行研制一种隐身战斗机来取代F-2。
