Bár az F-4C lényegében azonos volt a haditengerészet F-4B-jével a repülés teljesítménye szempontjából és hordozta az AIM-9 Sidewinder rakétákat, az USAF-hez szabott F-4D-ek eredetileg 1967 júniusában érkeztek az AIM-4 Falcons-okkal felszerelve. Azonban a Falcon, mint elődjei, úgy lett tervezve, hogy egyenesen és egyenesen repülő nehéz bombázókat lőjön le. A megbízhatósága nem volt jobb, mint másoké, és bonyolult lőfegyver-sorozata és korlátozott keresőfej-hűtő ideje gyakorlatilag használhatatlanná tette az agilis harcosok elleni harcokban. Az F-4D-ek 1968 elején visszatértek a Sideers használatára a "Rivet Haste" program keretében, és 1972-ben az AIM-7E "Dogfight" lett az USAF elsődleges rakéta pilótája. Mint a többi AIM-9 Sidewinder rakétát, az USAF-hoz szabott F-4D-ek kezdetben 1967 júniusában érkeztek
AIM-9 Sidewinder rakéták