1972年，日本成功研发了F-1超音速战斗机，此举极大地激励了当地航空工业界，激发了他们探索更高技术层面的热情。由于F-1战斗机的性能并不能满足21世纪的要求，尽管进行了延寿改进，仍然显得不够先进，因此军方开始考虑开发F-1的后继机型。到了1983年夏季结束时，日本决定打破仅仅依赖购买外国飞机的局面，开始全力以赴地自主研发一种全新的支援战斗机。1984年12月6日，这一开发项目正式启动。虽然日本希望通过这种方式提升自身的研发能力，美国对此感到警惕，担心影响其在全球战斗机市场的地位，因此施加了政治压力。在这种压力下，日本只得接受与美国合作共同研发的方案。美国迅速提供了三种设计方案，包括F-15改型、F/A-18改型和F-16双发型供日方选择。最终，基于经济考虑，选择了以单发F-16为蓝本进行改进的方案，这也使美方在战略上取得了妥协。这便是F-2支援型战斗机的由来。
尽管F-2战斗机是基于F-16改进的，两者之间还是存在明显的差异。
F-2战斗机的前机身下方装有两个F-16所不具备的外张腹鳍，这是为了改善其横侧机动性。
F-2战斗机与F-16在外观上十分相似，难以一眼分辨，但主要的区别在于主翼的尺寸。F-16的翼根弦宽约为九米，而F-2则宽约十一米。
F-2的主翼面积比F-16增加了25%，目的是为了提升燃料和武器的搭载能力，从而增强其航程。F-2的机身和主翼油箱加起来的燃料比F-16多了14%，能使其多飞行两百公里。
F-2采用了轻型结构技术和整体成形机翼，然而美国不允许日本自行生产主翼和副翼，这些部件需由美国制造后运至日本。
F-2与F-16一样采用翼身融合设计，尽管机翼面积较大，但由于大量使用复合材料，机翼的总重量反而减轻了0.3吨。
F-2战斗机的机头是日本自行设计的，把原本F-16的细长边条改为更尖锐的小圆弧形边条。
F-2的机体后段比F-16长出0.4米，全重约比F-16重10%，这使得其机动能力稍逊于后者。
F-2的进气口形状与F-16相同，但由于配备了更强大的发动机，其开口面积略大于F-16。
F-2的座舱盖设计与F-16的整体气泡式不同，采用了分体式设计。
在航电系统方面，F-2基本沿用了F-16的设计，包括通信系统和导航系统。尽管增加了雷达高度计和惯性导航系统及地图导航设备，但至今未安装GPS系统。
F-2的计算机是日本自行开发的，其处理能力是F-16的两倍。
在发动机选择上，F-2经过多次更换试验后，最终选定了F110-GE-129型，主要是因为其在使用中显示出了良好的可靠性。
F-2的垂尾面积也比F-16的大。
F-2装备了高性能的敌我识别系统(AIFF)，这在使用视距外雷达制导导弹的空战中非常关键。机头上部前方有五个叶片状的天线就是AIFF的部分，它能与火控雷达联动，当AIFF天线接收到信号时，雷达会自动转向该方向。
F-2还配备了降速伞，伞舱位于尾翼下方。
