Tot i que el F-4C era essencialment idèntic al F-4B de la Marina i portava els míssils AIM-9 Sidewinder, els F-4D adaptats per a l'USAF van arribar inicialment al juny de 1967 equipats amb AIM-4 Falcons. No obstant això, el Falcon, com els seus predecessors, va ser dissenyat per abatre bombarders pesats que volaven recte i a nivell. La seva fiabilitat no va resultar millor que altres i la seva complexa seqüència de tiro i el temps limitat de refredament del cap de buscador el van fer pràcticament inútil en el combat contra caces àgils. Els F-4D van tornar a utilitzar Sidewinder sota el programa "Rivet Haste" a principis de 1968, i el 1972 l'AIM-7E "Dogfight" s'havia convertit en el míssil preferit pels pilots de l'USAF.
Míssils AIM-9 Sidewinder