1972年，日本成功研發了F-1超音速戰鬥機，此舉極大地激勵了當地航空工業界，激發了他們探索更高技術層面的熱情。由於F-1戰鬥機的效能並不能滿足21世紀的要求，盡管進行了延壽改進，仍然顯得不夠先進，因此軍方開始考慮開發F-1的後繼機型。到了1983年夏季結束時，日本決定打破僅僅依賴購買外國飛機的局面，開始全力以赴地自主研發一種全新的支援戰鬥機。1984年12月6日，這一開發專案正式啟動。雖然日本希望透過這種方式提升自身的研發能力，美國對此感到警惕，擔心影響其在全球戰鬥機市場的地位，因此施加了政治壓力。在這種壓力下，日本只得接受與美國合作共同研發的方案。美國迅速提供了三種設計方案，包括F-15改型、F/A-18改型和F-16雙發型供日方選擇。最終，基於經濟考慮，選擇了以單發F-16為藍本進行改進的方案，這也使美方在戰略上取得了妥協。這便是F-2支援型戰鬥機的由來。
盡管F-2戰鬥機是基於F-16改進的，兩者之間還是存在明顯的差異。
F-2戰鬥機的前機身下方裝有兩個F-16所不具備的外張腹鰭，這是為了改善其橫側機動性。
F-2戰鬥機與F-16在外觀上十分相似，難以一眼分辨，但主要的區別在於主翼的尺寸。F-16的翼根弦寬約為九米，而F-2則寬約十一米。
F-2的主翼面積比F-16增加了25%，目的是為了提升燃料和武器的搭載能力，從而增強其航程。F-2的機身和主翼油箱加起來的燃料比F-16多了14%，能使其多飛行兩百公裏。
F-2采用了輕型結構技術和整體成形機翼，然而美國不允許日本自行生產主翼和副翼，這些部件需由美國制造後運至日本。
F-2與F-16一樣采用翼身融合設計，盡管機翼面積較大，但由於大量使用復合材料，機翼的總重量反而減輕了0.3噸。
F-2戰鬥機的機頭是日本自行設計的，把原本F-16的細長邊條改為更尖銳的小圓弧形邊條。
F-2的機體後段比F-16長出0.4米，全重約比F-16重10%，這使得其機動能力稍遜於後者。
F-2的進氣口形狀與F-16相同，但由於配備了更強大的發動機，其開口面積略大於F-16。
F-2的座艙蓋設計與F-16的整體氣泡式不同，采用了分體式設計。
在航電系統方面，F-2基本沿用了F-16的設計，包括通訊系統和導航系統。盡管增加了雷達高度計和慣性導航系統及地圖導航器材，但至今未安裝GPS系統。
F-2的電腦是日本自行開發的，其處理能力是F-16的兩倍。
在發動機選擇上，F-2經過多次更換試驗後，最終選定了F110-GE-129型，主要是因為其在使用中顯示出了良好的可靠性。
F-2的垂尾面積也比F-16的大。
F-2裝備了高效能的敵我辨識系統(AIFF)，這在使用視距外雷達制導導彈的空戰中非常關鍵。機頭上部前方有五個葉片狀的天線就是AIFF的部份，它能與射控雷達聯動，當AIFF天線接收到訊號時，雷達會自動轉向該方向。
F-2還配備了降速傘，傘艙位於尾翼下方。
