在强化飞机性能的要求下，如︰飞机的动作G值限制由7.5提高到9个G、机翼增加可携带外挂载的挂架结构、减少机翼接合点以简化组装程序、机身结构重新设计以容纳子系统件及进出空间…等，发展型的重量也不断攀升，到2004年1月为止，飞机增重超过1360千克。为抵消这多出的重量，洛克希德于2004年4月提出奖励措施，任何减重建议有100美元的奖金，减重1磅可得500美元奖金。到当年底为止，洛克希德共收到超过2000项建议，飞机减重超过1225千克，付出奖金约135万美元。
2006年2月19日，第一架美国空军的F-35A于洛克希德的德州沃斯堡（Fort Worth）出厂，经过一系列的地面检测后，2006年7月7日正式向外界公开，美国空军将它命名为闪电II（Lightning II），希望能延续P-38及英国闪电战斗机留下的光辉战迹，2006年12月15日完成首飞。第一架STOVL的F-35B在一年后的2007年12月18日问世，2008年6月11日完成首飞，当年年底完成多架次的常规起降试飞后，在2010年3月18日完成首次的短距起飞、悬停、垂直降落；6月10日完成首次超音速飞行。2009年7月28日，第一架美国海军型F-35C出厂，2010年6月6日完成首飞。
