F-35有四大关键机载电子系统--诺思罗普·格鲁曼公司的AN/APG-81有源相控阵雷达和光电分布式孔径系统（EODAS）、英航宇系统公司的综合电子战系统及洛·马公司的光电瞄准系统（EOTS）。 其中，EODAS由分布在机身的6套光电探测装置组成，可实现360°的环视视场，图像投射到头盔面罩上，使飞行员能通过自己的眼睛，"穿透"各种障碍看到广域外景图像。EOTS是一个高性能的、轻型多功能系统，可在防区外距离上，对目标进行精确探测和识别。此外，EOTS还具有高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索和跟踪、激光指示、测距和激光点跟踪功能。AN/AGP-81型主动电子扫描阵列雷达为所有型号的F-35所通用，具有隔行扫描、边搜索边跟踪的功能，其探测距离接近现有雷达探测距离的三倍，并能够向飞行员提供超高分辨率的合成孔径雷达图像。F-35使用的是世界上唯一可以满足其性能要求的发动机--普惠公司研制的F119-PW-100发动机，该发动机是人类历史上第一型推重比超过10的航空动力系统。
由于军方对F-35技术要求不高，其最高飞行速度仅1.6马赫，超音速巡航能力不高。这方面F-35似乎和三代战机没有太大差别。但F-35的机动性能并不差，通过精确的气动布局设计，再加上先进的飞控计算机，该机拥有比三代机更优越的机动性。但客观讲，F-35并非强调空战性能，推力并不太强劲，与F-22颇有差距。F-35的机载设备比F-22更现代化，但受雷达天线直径的限制，探测能力不能达到F-22的水平。只是其APG-81有源相控阵雷达要比多数战斗机的机载相控阵雷达先进得多，而且该雷达拥有合成孔径雷达地图测绘和地面移动目标指示的能力，可使F-35获得出色的对地攻击能力。
