F-35 是一架充满争议的战斗机。除了超支和延期，最大的争议在于 F-35 的空战能力，尤其是相对于第三代战斗机的优越性。这里，第三代战斗机包括经过大规模升级的所谓 3.5 代战斗机，如美国 F-18E、欧洲“台风”、法国“阵风”等。美国空军对 F-35 的空战能力并没有太多的指责，因为美国空军对 F-35 的定位是战斗轰炸机，从来就没有打算用 F-35 担任国土防空或者攻势制空的主力，F-22 才是干这个的，F-35 只是在 F-22 忙不过来的时候填补二线空缺只用。但对于盟国来说，F-35 将是制空作战的主力，空战能力的重要性甚至超过对地攻击能力。在普遍装备第三代战斗机的情况下，盟国需要的不是不亚于第三代战斗机的空战能力，而是需要决定性地超过第三代战斗机的空战能力。也就是说，F-35 必须具有第三代战斗机经过升级也达不到的空战能力，否则花巨资采购 F-35 就失去了意义，毕竟 F-35 的裸机单价超过 F-18E 至少一倍。

F-35 未来的满挂载作战式样，弹舱的载弹量只能用在隐身要求高的“踹门”任务上

　　空战性能可以分为两部分，一是中距空战能力，也称视距外（Beyond Visual Range，简称 BVR）空战能力；二是近距格斗能力，也称视距内（Within Visual Range，简称 WVR）空战能力。

　　中距空战能力和飞机的气动性能关系不大，主要由超视距空战武器和航电决定。F-35 可以在机内武器舱里携带 4 枚 AIM-120（洛克希德计划进一步扩大到 6 枚），AN/APG-81 主动电扫雷达更是十分先进，座舱显示则采用了最先进的大屏幕。F-35 的中距拦射能力无疑出众。不过和第三代战斗机相比，F-35 的雷达没有本质性的优越性，或者说，没有第三代战斗机经过升级也达不到的能力。AIM-120 主动雷达制导中程空空导弹更是第三代战斗机也已经普遍装备的东西，F-35 不占优越性。

F-35 未来可能的 6 枚 AIM-120 布置

　　既然在航电和武器上没有实质性的差距，在中距离对射中，隐身、速度、机动性和电子对抗能力就是影响交换率的主要因素。

AN/APG-81 主动电扫雷达

　　F-35 无疑比第三代战斗机具有更优秀的隐身性能，隐身不是在雷达上消失，只是降低雷达的稳定锁定距离。F-35 的隐身不及 F-22 或者 B-2，在空战中也无法通过路径规划来最大限度地降低敌方雷达的探测机率。在理论上，F-35 可以通过特别强大的机载电子战系统对所有空中电磁威胁实时定位，实时计算最低可探测性路径。但现在还没有 F-35 有这方面能力的报道，也没有这样做法的有效性的分析，毕竟这不比有地形地物掩蔽的低空，在万里无垠的蓝天里，对方不仅在空中高速机动，还有多平台在空中同时照射战斗空域，F-35 只要作任何转弯动作，大角度横滚时雷达投影面积急剧增加，暴露机会也同步增加。