最終協議是將FS-X主承包商是日本三菱重工公司，美國通用動力公司和日本川崎重工、富士重工為合作廠商。整機由三菱重工組裝，並負責機身前段和左主翼；川崎重工負責機身中段、主起落架艙門和腹鰭；富士重工負責機頭、進氣口段與水平尾翼和垂尾；洛克希德渥斯堡廠負責機身後段和右翼。一架飛機兩個主翼竟然在太平洋兩岸製造，可謂絕無僅有。日本三菱電機公司負責火控雷達和電子戰係統，美國通用電子公司負責發動機。
1991年，FS-X案完成細節設計，92年4月通過審查，同年5月完成試驗模型，評估完成後正式對外公開。94年2月，各公司都完成了工程設計，開始製造一號原型機。FS-X遇上的另外一個難題是費用問題。1987年度的經費預算是1650億日圓，到了1994年已用掉了3270億，幾乎是原來的兩倍。根源在於拖延簽約造成了損失；美國不肯轉讓關鍵技術，導致計劃有變；研製方式也有大的變化，例如美國通用動力公司提出要履行合同，必須重新建造新的生產線。日本輿論對上述問題大為不滿，置疑當初選擇F-16和共同研製都是出於節約經費的考慮，最後卻落得如此下場。不過預算超支也是近年研製軍用飛機的常見問題，加上有美國插一手，日本也隻能認命了。
成型
FS-X第一架原型機於1994年初開始組裝，1995年1月12日從三菱重工業公司的小牧南工廠出廠，同年10月第一次進行了38分鍾的試飛。首飛成功，穩定性、機動性和操縱性均良好。第二架原型機於95年12月13日試飛，第三和第四架原型機分別於96年2月和4月上天，各機首飛均獲成功，沒有出現大的意外，這是各國戰鬥機研究較少見的。
另外，還有兩架原型機用於靜態試驗，其中結構和疲勞試驗達到約6000小時。1996年3月，日本政府決定：FS-X正式投入批量生產，飛機編號正式定為F-2，在1996財年將首批采購11架。這標誌著，繼F-1之後，在日本研製生產的又一種先進戰鬥機正式誕生。
設計
配置
最終研製成功的F-2采用了單發、單垂尾、大邊條、翼身融合和腹部進氣道的總體布局，從外形上看幾乎與F-16沒有什麼區別，兩者的尺寸也差別不大，隻是F-2的翼展和機長稍大、機高稍小。F-2戰鬥機以第40/42批生產的F-16C為基礎，其中新研製的部分約占50%。按照日本軍方的要求，F-2在設計上主要作了如下改動：
機身加長40厘米，以增加機載燃油量；
改變機頭形狀，以安裝新型雷達設備；
加大機翼和尾翼麵積，以增大有效載荷和航程，減小翼麵載荷；
機翼采用先進的一體成形複合材料技術，也就是說機翼是一整塊複合材料構成的，而不是象傳統的設計那樣由各種骨架和蒙皮構成；機身和機尾也采用了複合材料及較輕的結構設計；
采用更多的隨控布局技術，具有更好的穩定性、操縱性和機動性；
換裝推力更大的Fl10-GE-129發動機；
換裝日本自行研製的先進火控雷達和電子戰係統，性能優於美國產品；
采用新的座艙設備和兩片式的加固風擋；
能夠攜帶日本生產的AAM-3、AAM-4空空導彈和ASM-1、ASM-2反艦導彈；
在主翼前緣和其它部位使用了吸波材料，提高了隱身能力；
增設減速傘，以減小飛機的著陸距離。
總的來說，在氣動外形方麵F-2相對F-16改動不大。為了得到更好的機動性，原本在機頭兩側會加裝一對鴨式前翼，以獲得直接升力、直接轉向、直接偏移等主動控製能力，這將會是第一種使用主動控製技術的戰鬥機。但後來由於技術經費原因，這個設計被放棄了。
機翼
在製造F-2飛機的機翼時，應用了“共同固化”的先進技術，即在自動調溫爐內將複合材料的成型和加工會在一起，一體完成複合材料機翼的製造。采用這一新工藝加工的機翼部件光滑無縫，有利於減小氣流幹擾和阻力，改善飛機的氣動性能。這一技術進步有點象坦克裝甲由鉚接發展到焊接，再發展到鑄造的過程。
該機翼展增加不多，但翼麵積增加了25%，看來翼根弦長也有所加大，其前緣後掠角和根稍比隨之改變。F-2還采用了控製增穩、放寬靜穩定度、機動載荷控製、非藕合偏航、直接側力控製、機動增強和直接升力控製等七種方式的隨控布局技術，加上日本自行開發的四餘度數字式電傳操縱係統，從而為提高飛機的操穩性能提供了技術保證。
動力
對於F-2的動力裝置，防衛廳先選擇了兩家美國公司的產品，分別為通用電氣公司的F110-GB-129和普惠公司的F100-PW-229發動機，經過對比最後選中了前者，同時1990年13月第50批生產的F-16C飛機也使用了這種發動機。該發動機的全加力推力為13400公斤力，推重比大於8。若按采購130架飛機計算，加上備用，共約需要200台發動機。一開始美國通用電氣公司提供了8台F110-GE-129型發動機供原型機研製使用，以後將轉讓技術在日本石川島播磨公司仿製生產。
航電
與F-16相比，F-2的最大變化是在航空電子係統方麵。該機采用的很多電子設備都是新研製的，其性能有不少優於F-16飛機上的設備，其中最引人注目的火控雷達。它采用了當今世界上最先進的有源相控陣技術，大約由800個3瓦砷化鎊發射接收模塊組成。這種雷達的特點是每個天線都可單獨發射電磁波進行電子掃描，不需要機械轉動天線，搜索範圍大，處理速度快，可靠高。美國的F-22戰鬥機裝的就是這種雷達。F-2的雷達由三菱電氣公司研製，1991年初已將4部樣機交付日本防衛廳技術研究部，以用於地麵試驗，適應性檢查，以及可靠性和電子幹擾試驗。該雷達對於驅逐艦大小的目標，其作用距離為148至185千米。據介紹，日本生產的F-15J很可能將換裝這種雷達。
但據日本傳媒披露，F-2的有源相控陣雷達出現了一些問題。首先是某些時候探測距離極端縮短，據傳目標機已進入視距在雷達上仍無顯示；目標突然在屏幕上消失；準備發射導彈時，在跟蹤模式下丟失目標。主要原因可能是機頭的空速管幹擾雷達。
F-2的綜合電子戰係統也由三菱電氣公司研製，它包括雷達告警接收機、電子幹擾機、箔條曳光彈投放器等，由專用的計算機控製器綜合管理。F-2的激光慣性導航係統由日本航空電子公司研製，這種慣導係統有四個傳統的兩自由度陀螺儀作備份。
座艙
在座艙設計中，F-2充分利用了現代技術設計的座艙在某些方麵具有相當先進的水平。象美國的F/A-18、中國台灣的IDF戰鬥機以及其它許多改進型的戰鬥機，盡管它們的座艙內都采用了兩三個陰極射線管多功能顯示器，但其主儀表扳上還要保傳統的模擬式儀表作備份，這主要是人們對CRT顯示器的可靠性還有疑慮。
而F-2飛機采用的是日本島津公司和橫河公司研製的平顯儀和大型液晶顯示多功能顯示器，兩者都安裝在正中間，平顯儀在上，顯示器在下。平顯儀的支座正好起到了遮光罩的作用，即使是在較強的光線條件下，飛行員也能看清ICD顯示器上的顯示。在平顯儀支座下還有兩個傳統式的多功能顯示器。除這些之外再沒有什麼，可以說幾乎去掉了主儀表板上所有的儀表。他們之所以能這樣做，主要因為CRT和LCD顯示技術的可靠性大為提高，它比傳統的模擬式儀表已經超出了好幾個數量級，也就是說沒有必要拿低可靠性的儀表來為高可靠性的顯示器作備份。
而LCD又比CRT先進得多。這就是F-2飛機座艙設計的先進之處。但是，在現代的許多飛機上，這種用儀表為顯示設備作備份的情況依然存在。由於傳統習慣的影響，要想使人們完全改變這一不合理做法，恐怕還需要一段時間。另外，F-2的座艙采用了兩片式強型風擋玻璃，其抗鳥撞性能要比F-16采用的單片式風擋好得多，這大概是考慮到日本島國的特殊環境。
參數
日本F-2戰鬥機；翼展108米（含翼尖導彈發射架時為11013米)；全長15．52米；機高496米；翼麵積34．84平方米；正常起飛重量12噸；最大起飛重量221噸；內部燃油：2602公斤；高空最大平飛速度2600千米/小時；F-2在帶四枚反艦導彈、兩枚空空導彈和兩個副油箱的條件下，按高-低-低-高的模式作戰，其作戰半徑可達到830千米。
火力
火炮
按照日本防衛廳的要求，研製F-2戰鬥機主要是為了打擊海上目標，以達到殲敵於海上的目的。這就決定了F-2在武器配備上要以反艦作戰為主，在性能上要突出航程和載荷能力，那麼該機是否達到了這一要求呢？據介紹，F-2具有攜帶和使用多種武器裝備的能力。如在空對麵武器方麵，可帶ASM-1/ASM-2反艦導彈、340千克炸彈、CBU-87集束炸彈，以及RL-4、AU-3A和RL-7火箭發射器，這三種火箭發射器分別可裝4枚137毫米火箭、19枚70毫米火箭和7枚7O毫米火箭。此外，F-2還可裝備兩種型號的CCS-1光學反艦製導炸彈，其中1型重227千克、H型重340千克，這種製導炸彈完全可發射後不管。這些裝備使得F-2能在遠距離精確攻擊敵海上和灘頭目標。
盡管F-2以對海作戰為主，但其空戰能力也不弱。它不僅保留了原F-16C飛機上的M61A1型20毫米六管加特林機炮，射速每分鍾6000發，最大攜彈量511發。還裝備了先進的空空導彈，具有較好的近距格鬥性能和超視距作戰能力。可攜帶的對空武器有：紅外製導的AAM-3和多種型別的AIM-9“響尾蛇”近距導彈、半主動雷達製導的AIM-7“麻雀”中距導彈、以及主動雷達製導的AAM-4先進中距導彈。其中AAM-3和AAM-4為日本研製。AAM-3是在“響尾蛇”的基礎上改進而來，據說其尋的頭視角比AIM-9L導彈還要廣，敏捷性更高，彈頭威力更大，彈體前方四片翼鰭根部較細長，很像四支有把柄的鰭，確保了高速機動性。AAM-4與美國的AIM-120先進中距導彈相似，由三菱電氣公司研製，1995年10月在太平洋一個小島上進行過地麵發射實驗，1996年開始交付日本航空自衛隊使用。