另外F-35BLOCK4还将集成AIM-9XBLOCK2近距格斗空空导弹，AIM-9XBOCK2配备了能力更强的火箭发动机、数据链，在DAS配合之下可以攻击隐身空中目标。空地武器方面，F-35BLOCK4将会集成SDB-2多模复合制导小直径炸弹、AGM-154C-1增程防区外弹药布撒器。

最引人注目的是，F-35 BLCOK4将是F-35第一种具备核打击能力的型号，它将具备投放B-61 MOD12核航弹的能力，这样F-35战斗机既能执行常规作战任务也能执行核打击任务。

F-35BLOCK4经过这些升级之后，对于发动机推力、冷却系统都提出了更高的挑战。此前有消息说F-35BLOCK4有可能换装变循环发动机，以应付飞机升级之后的性能要求。

不过美国空军衡量难度、进度和成本之后，已经决定放弃为F-35BLOCK4换装变循环发动机，而是选择提高现有F135发动机的推力，同时采用增强热管理系统替代现有的热管理系统。

从美方这些描述来看，F-35BLOCK4应该是在现有构架下最大限度挖掘潜力，以便在2025年之后应对解放军空军歼-20B隐身战斗机。解放军空军歼-20B隐身战斗机采用WS-15发动机之后，推力更强，飞行和机动性能更好，尤其具备超音速巡航能力。

如果F-35BLOCK4没有升级发动机的话，它很难具备超音速巡航能力，这样在飞行包线就会被歼-20B完全压制。WS-15如果换装二元推力矢量，还能进一步提高歼-20B的隐身性能，包括雷达隐身和红外隐身，因此F-35BLOCK4升级探测系统来对抗歼-20B隐身战斗机。