60年代初，美國空軍希望能夠獲得一款新的超音速戰鬥轟炸機，以替代老式的F-105「雷公」戰鬥轟炸機，能夠實作低空高速突防以應對不斷發展的蘇聯防空系統；而海軍同時也提出要研發一款艦載戰鬥機，主要以防空和護航為主要任務。很明顯，這是兩種完全不同的戰術飛機，但是在商業界出身的國防部長麥克納馬拉的壓力下，其被合並為一個專案，類似於現在的F-35專案。
結果，這種新飛機的海軍型號，也就是F-111B艦載戰鬥機，因為超重和體積過大，根本難以在航母上使用，同時機動性超差，僅僅生產了2架，被海軍稱之為「海豬」，可見其笨重。不過，其很多研究成果卻被套用到了後來的F-14「雄貓」戰鬥機身上，最終成就了一代經典名機。而其空軍型卻成為了F-111「土豚」系列戰鬥轟炸機，一系列高新技術的套用使得其大顯身手。
F111戰鬥轟炸機采用了雙座、雙發、單翼和倒T形尾翼的總體布局形式，起落架為前三點式。最大特點是采用了變後掠機翼，這是該技術首次套用於實用型飛機，其後掠翼可以實作無級變動，相對來說，蘇聯發展的各型號變後掠翼戰術飛機則只能在固定角變化；
F-111戰鬥轟炸機安裝有兩台TF30-P-3加力渦輪風扇引擎，這是美國空軍第一種安裝渦扇發動機的戰術飛機，大大提高了其航程；與一般飛機采用彈射座椅不同，F-111采用了獨特的整體座艙彈射，該艙包括飛行員、全部儀表和降落傘，完全密封並可在水上漂浮。除了機翼外掛點，F-111戰鬥轟炸機還可以使用機腹彈艙，能夠掛載多種空地武器，最大載彈量超過8噸，最大作戰半徑超過2000公裏。
美軍將F-111戰鬥轟炸機首先投入到了越南戰場，憑借後掠翼設計和機載電子器材，其能夠實作低空高速突防，北越當時裝備的各類防空導彈和高射炮對其無可奈何，其效率遠遠超過了此前的F-105戰鬥轟炸機。蘇聯獲得了墜毀的F-111戰鬥轟炸機殘骸，據此仿制出了蘇-24「擊劍手」戰鬥轟炸機，但由於航空技術上的落後，蘇-24的綜合效能明顯落後於F-111戰鬥轟炸機。
其後，F-111戰鬥轟炸機先後參與了轟炸利比亞的黃金峽谷行動和海灣戰爭，在這些行動中展現出了高效戰鬥效能，投擲了大量精確制導武器和普通炸彈。
1996年10月，F-111F戰鬥轟炸機從美國空軍退役，被更強大的F-15E「攻擊鷹」取代，澳洲空軍裝備的最後一批F-111C戰鬥轟炸機則於2011年12月2日退役，澳洲空軍的F-111C憑借巨大航程和載彈量成為其介入東南亞事務的有力武器。
美國共生產F-111各型機563架，即A、B、C、D、E、F和G等7種基本機型，並在F-111的基礎上還研制了EF-111A電子幹擾機和FB-111轟炸機，其中C型機出售給澳洲空軍使用。EF-111是美國空軍裝備的最後一型專用戰術電子戰飛機，海灣戰爭中發揮巨大作用，其退役後美國空軍沒有了專用戰術電子戰飛機執行伴隨幹擾任務，不得不依靠戰鬥機掛載幹擾吊艙，或者向美國海軍借用EA-6B和EA-18G。
在美國空軍將F-111戰鬥轟炸機退役之後，澳洲空軍的F-111經常在各大航展上表演自己的噴火絕技，F-111戰鬥轟炸機的緊急放油口位於發動機噴口附近，緊急放油時放出的燃油在機外的運動軌跡會穿過發動機尾焰高溫區域，大多數飛機都有緊急放油口，在緊急降落的時候排空多余燃油，否則只能盤旋消耗，緊急放油口對於受損的飛機極為重要。
事實上，在未能完成任務返航的時候，大多數戰機都會將其多余的燃油和武器扔掉，以降低降落時發生意外的概率，1999年科索沃戰爭中，大批北約戰鬥機由於天氣原因無法投擲制導炸彈，在返回意大利基地的時候，都被迫將昂貴的制導炸彈扔到了亞得裏亞海裏。
