El F-4E fue la versión más numerosa y polivalente del Phantom II para la USAF, con dos turborreactores General Electric J79-GE-17 con postcombustión y, por primera vez en la familia, un cañón interno M61A1 Vulcan de 20 mm con 639 proyectiles en góndola bajo el morro (alargando el fuselaje respecto a versiones previas). Alcanzaba Mach 2,21 a 10.973 m y disponía de hasta 7.257 kg de carga ofensiva en el pilón central y los cuatro puntos subalares, además de misiles AIM-7 Sparrow y AIM-9 Sidewinder. Fue la base de numerosas exportaciones (Israel, Alemania, Grecia, Turquía, Japón, Corea del Sur, Egipto e Irán, entre otros) y de la conversión Wild Weasel F-4G.