142259 号原型机被送往爱德华兹空军基地和 F8U-3 进行对比测试，最终后者于 1958 年 12 月胜出。1958 年 12 月 17 日麦克唐纳公司又获得 24 架 F4H-1 的制造合同（148252~148275），这样生产型总订货量达到了 45 架。
第二架 YF4H-1（142260）于 1958 年 10 月首飞。该机安装了 AN/APQ-50 雷达和完整的后座舱。可调进气道斜板的固定部分设定为 5 度，可调部分设定为 10 度。该机的扰流板没有打孔，在左侧进气道的上部安装有冲压空气涡轮。在紧急情况下该涡轮可以驱动一个应急液压泵给操纵系统提供动力。自动驾驶系统为 ASA-32。YF4H-1 144260 还安装了马丁贝克 MK H5 弹射座椅。1960 年该机具备了发射麻雀导弹的能力。
1959 年 7 月 3 日 F4H-1 在圣路易斯麦克唐纳工厂的一个仪式上按公司传统被正式命名为“鬼怪 II”（Phantom II）。项目经理 Don Malvern 原想的绰号是“撒旦”（Satan），而 James S. McDonnell 则想把飞机命名为蜜特拉斯（Mithras，波斯神话中的光明之神）。“鬼怪”后面的罗马字母“II”是为了和第一代“鬼怪” FH-1 相区别，其实 FH-1 早已退役，并不存在混淆的可能。
第一架 YF4H-1 （142259）在一系列试飞后于 1958 年 10 月从爱德华兹基地返回圣路易斯工厂。在不久之后的 1959 年 10 月 21 日，它的第 296 次飞行时因为右发动机故障而坠毁，试飞员 Gerald "Zeke" Huelsbeck 身亡。
海军急于宣扬自己的最新型战斗机，并为此专门制定了计划，名为“创纪录飞行”（Top Flight）。第二架 YF4H-1（142260）在 1959 年 12 月 6 日创造了 98,560 英尺的升限世界纪录，飞行员是 Lawrence E. Flint 中校。原纪录 94,658 英尺是苏联飞行员 V. S. Ilyushin 少校驾驶苏霍伊 T-43-1 创下的。Flint 中校首先飞到 47,000 英尺并保持 2.5 马赫的速度，然后以 45 度角拉起爬升到 90,000 英尺。随后关闭发动机跃升到 98,560 英尺，滑过最高点后开始下坠。Flint 中校在 70,000 英尺高度重新启动发动机并正常着陆。George W. Ellis 中校还创造了 66,443.8 英尺的实用升限世界纪录。1961 年 12 月 22 日陆战队Robert B. Robinson 中校驾驶 142260 号“鬼怪”创造了 1,606.347 英里/小时的世界绝对速度新纪录，在他的第二次冲刺中“鬼怪”甚至在 45,000 英尺高度上超过了 1,700 英里/小时。这次飞行被称为“天空燃烧者行动”（Operation Skyburner）。为了创纪录，142260 在进气道内增加了水/酒精喷雾器对进入压缩机的空气进行冷却，以此增大发动机推力。
本章节原作者参考书目及资料来源：
麦克唐纳 F-4“鬼怪 II”重型战斗机
原著：Joseph F. Baugher
翻译：涡扇
目录
朝鲜战争结束后，空战理论与战斗机装备技术水平均有了长足的发展。在越战前，主流的战斗机设计思想包括如下要点：
1、认为飞机的大速度是决定空中优势的主要因素。为了保证飞机具有大速度，必须竭尽一切努力减小阻力，甚至不惜牺牲爬升率和机动性。F-104、米格-21 就是典型的范例。到了研制 F-4 的时候，飞行控制与发动机技术相比起研制前两种战斗机的时候已经有了很大改善，因此比 F-104、米格-21 的情况要好些，但格斗性能仍然无法与之前的 F-86、米格-17 等轻型战斗机相比。
2、主张研制多用途战术战斗机，要求飞机兼有空战和对地攻击能力，即主张研制战斗轰炸机，而不再像以往那样研制单纯的防空截击机或专用对地攻击机。最终 F-4 的确兼备了这两种作战能力，但在发动机推力有限、气动设计未尽完美的前提下，强求对地攻击能力反倒拖累了整体飞行性能，特别是携带对地武器时无法有效的与敌方战斗机交战。
3、为对抗装备大射程对空/对地制导武器的敌机，截击机的战术被设想为利用速度优势追赶或快速逼近目标，并利用先进的火控武器系统（以使用半主动雷达制导空空导弹为突出特征）在尽可能远的距离上将敌机歼灭。但由于火控与武器技术水平的限制，这一构思未能在 F-4 上有效的实现。
4、为实现 2、3 两点指标，新研制的战斗机必须具有较大的航程。同时，为 F-4 研制的先进火控系统操作较为复杂，因此必须配备双人机组（飞行员与武器操作员）。这意味着 F-4 的体积、重量会比之前的战斗机有很大的增长，而气动、飞控和发动机技术却没有相应幅度的增长。
5、认为截击机同时投入战斗的飞机数量将减少，实施攻击时机动动作“平直化”，力求一次攻击来结束战斗。于是当时认为格斗性能的下降是可以接受的。
6、忽视航炮的作用。有人认为空空导弹出现之后，航炮作为一种武器已没有前途。当时几乎所有新研制的战斗机，包括 F-4，都没有装航炮。很快这一决策被实战证明是极为错误的。
7、不重视飞行员在空战中的作用。有人认为飞行员不需要学会判断空中情况，而是由地面指挥所代替他们下决心。
飞机设计师们就是按照以上这些想法研制了包括 F-4 在内的第二代喷气式战斗机。这代飞机的最大速度达 M2 左右、有的甚至达 M3，机载电子设备和武器系统的性能均有较大的提高，重视对地攻击能力，“重型化”倾向明显。从其航空技术水平和飞机的性能来看，确实比第一代战斗机有了明显的提高和发展。但在 60 年代后期开始进行的越南战争和其他局部战争中，第二代喷气式战斗机的使用效果（尤其是空战使用）并不理想。从某种意义上来讲，它在发展方向上走了一段“弯路”。这主要是因为实战中的空战作战方式与原先设想的有很大的差别。
