由於F－4采取了一些取長補短的措施，因此被視為最典型的第二代超音速戰鬥機。在60、70年代的局部戰爭中，人們經常能見到F－4的身影。在廣闊的空中戰場上，F－4曾與米格－21、“幻影”Ⅲ等第二代戰鬥機頻頻過招，多數情況下都是F－4占居上風。
盡管從總體性能上看，“鬼怪”的的確不失為第二代戰鬥機的傑出代表，但也並非盡善盡美。比如，在大迎角起飛時，氣動性不好，易進入螺旋，且不易改出。在越南戰爭中，就曾有170架F－4因此原因而不戰自敗。此外，它還存在高空和超低空性能不好等缺陷。而最要命的是，因受“空空導彈萬能”論的影響，早期的“鬼怪”身上竟沒有安裝航炮。
從50年代後期開始，隨著空空導彈的間世，世界上迅速掀起一股“空空導彈萬能”之風，不少人認為空空導彈主宰空戰的時代已經到來，航炮應該退出戰爭舞台。這種思想對設
計中的F－4產生了影響，原本設置的航炮被取消了。然而實戰並非像有些人想象的那樣，由於早期的空空導彈還存在很多缺陷，並非能百發百中。而一旦發射導彈不中，那“鬼怪”就隻有挨打的份了。在越南戰爭中，F－4就因為沒有航炮曾吃過不少苦頭。直至後來緊急加裝了航炮吊艙後，F－4才重新在空中戰場稱雄。
速度和機動性是評價戰鬥機性能的兩大基本要素。在第二代戰鬥機的發展曆程中，世界各國側重追求的是速度。從50年代後期開始，在高空、高速思想指導下，美、蘇在戰鬥機的發展上又開始了新一輪競爭，提出研製所謂的“雙3”飛機，即飛機最大平飛速度為3馬赫，實用升限達到3萬米。
要使飛機能以3倍的音速飛行，必須克服新的攔路虎——熱障。所謂熱障，就是飛機在大氣中作超音速飛行時，受激波與機體間的高溫壓縮氣體的加熱和機體表麵與空氣強烈磨擦的影響，飛機蒙皮的溫度會隨著馬赫數的提高而急劇上升。當馬赫數為2時，飛機機頭處的溫度已超過100攝氏度，而當馬赫數達到3時，飛機表麵溫度則升至350攝氏度；這對采用鋁合金蒙皮的戰鬥機來說是難以承受的，機體的強度會因此而大大降低。要解決這個問題必須采用新的耐高溫的鋼或鈦合金來製造飛機蒙皮，並要采取適當的降溫措施。
美國在研製“雙3”戰鬥機方麵兩次領先。1956年9月27日，美國研製的X－22研究機率先突破“熱障”，在試飛中速度達到3.2馬赫。更令人吃驚的是，不久，美國還研製出超過音速7倍的X－15型研究機。50年代未，美國開始向3倍音速戰鬥機進軍。1959年，美國開始研製馬赫數為3的A－11型機。該機於1962年4月試飛成功。在此基礎上，美國又先後研製出了YF－12遠程戰鬥機和SR－71戰略偵察機。然而，由於機體強度的問題沒有解決好，YF－12不能做猛烈的機動動作，這在空戰中是不可想象的。結果，YF－12中途夭折。SR－71雖然最終進入部隊服役，但它隻是一種偵察機。
當美國的“雙3”戰鬥機研製受阻而停滯不前時，蘇聯卻在後麵奮起直追。1964年，蘇聯研製的世界上第一種實用型速度超過3馬赫的戰鬥機試飛成功。它就是由米高揚設計局研製的米格－25（綽號“狐幅”）。米格－25最初是以美國的B－70超音速洲際轟炸機為主要作戰對象而研製的，在設計上突出了高空高速。有趣的是，當美國的B－70因政策原因而中途夭折後，專門為對付它而研製的米格－25卻誕生了。該機問世後曾多次打破飛行速度和飛行高度的世界紀錄，可在2.4萬米的高度上以馬赫數2.8的速度持續飛行，最大飛行速度可達3.0馬赫。它與美國的SR－71一起成為20世紀闖過“熱障”的僅有的兩種實用型飛機。然而由於過分追求高空高速，使米格－25在其他一些性能上不得不作出犧牲。比如，機體采用了大量合金鋼，機身比較笨重；起降和低空性能不好。
在第二代噴氣戰鬥機中還有一種飛機值得一提，它就是中國研製的殲－8Ⅱ，殲－8Ⅱ是由殲－8發展而來。它是一種徹底擺脫蘇聯‘“米格”框架，吸取東西方航空技術之長，由中國自行研製的殲擊機。該譏在設計上突出了中低空性能和全天候作戰能力，裝有先進的機載武器和機載設備。80年代未和90年代初，殲－8Ⅱ曾多次參加國際航空展覽，在國際上引起轟動，被譽為“空中美男子”。
在第二代戰鬥機的研製過程中，飛機設計師們還曾遇到一個難題，那就是如何能同時滿足飛機對超音速飛行、亞音速巡航和短距起降的要求。如果采用大後掠翼、小展弦比機翼對降低飛機的波阻十分有利，適於超音速飛行，但是這種機翼在亞音速狀態下升力較小，誘導阻力增大，效率反而不如一般的平直機翼。
經過苦苦的摸索，飛機設計師們從鳥類的飛行特點中得到了啟示：山鷹在覓食時，先在空中低速盤旋，此時它的翅膀總是張得大大的；一旦它發現獵物，就會立即收束翅膀，疾速
俯衝下去；在叼著獵物落向樹枝的一刹那，它的翅膀又盡可能地擴張；停穩後便折疊收攏起來。如果給飛機安裝一個可以活動的機翼，讓它在不同的飛行速度下采用不同形狀的機翼，那飛機的性能不就可以得到大大的改善了嗎？
1962年美國開始研製世界上第一種變後掠翼飛機F－111戰鬥轟炸機。第一架F－111於1964年進行了試飛，1967年正式交付部隊使用。
在戰鬥機家族中，最先采用變後掠翼技術的是蘇聯的米格－23（綽號“鞭撻者”）。該機由蘇聯米高揚設計局於1963年開始設計，1966年進行了首次試飛，1970年正式裝備部隊。米格－23的變後掠翼可根據需要變化3個位置。當它在跑道上起飛滑跑時，它的活動翼段要盡可能地張開，以便在小速度情況下獲得最大的升力，使飛機盡快升空。當升到一定高度後，活動翼段要稍稍向後掠一些，這樣在飛往戰區的途中可以節省不少燃油，獲得更長的留空時間。當發現敵情需要進行空中格鬥時，它的活動翼段又可以再向後掠一些，以便減小空氣阻力，獲得更大的靈活性。
變後掠翼戰鬥機的問世，在當時的世界上曾一度引發了一場研製變後掠翼飛機的熱潮。但不久人們就發現，變後掠翼戰鬥機並非盡善盡美。比如，由於結構的操縱係統複雜，使飛機的造價扶搖直上；體重較大，不利於進行空戰，等等。
縱觀第二代噴氣式戰鬥機的發展曆程，可以說是有喜有悲。喜的是第二代噴氣式戰鬥機在速度、高度、機載武器和電子設備方麵與第一代噴氣式戰鬥機相比有了長足的進步。悲的是第二代噴氣戰鬥機的發展曾一度走入誤區，在航空專家們的努力下，第二代噴氣式戰鬥機的飛行速度突破了馬赫數3.0。然而，不久人們就發現，3倍音速的戰鬥機並沒有想象的那麼好，經實戰檢驗，戰鬥機的最大飛行速度達到馬赫數2已經足夠了。若飛機速度再快，不僅空戰難以進行，而且飛機的機動性、作戰半徑、起落性能都要受到很大影響。
當高空高速的設計思想在60年代末走進了死胡同後，研製新一代高機動性、高性能戰鬥機便成為了大勢所趨。正是在這種背景下，第三代噴氣式戰鬥機應運而生。
第三代噴氣式戰鬥機在設計上直接針對了第二代戰鬥機的不足，不是片麵地追求飛機的某種性能，而是著眼於提高飛機的整體性能和實用性。其主要特點是：機動性和續航能力大力提高；機載設備更趨完善，具有全天候作戰能力；機載武器殺傷威力大；可靠性和可維護性好。
世界上最早問世的第三代戰鬥機是美國的F－14“雄貓”。這是根據美國海軍70、80年代艦隊防空和護航的要求，由格魯門公司研製的雙座可變後掠翼艦載戰鬥機。F－14具有較高的作戰性能，其裝備的AIM－54空空導彈射程達165公裏。
在第三代噴氣式戰鬥機家族中名氣最大的當屬美國空軍的F－15“鷹”戰鬥機。該機由美國著名的麥道公司研製，1972年7月27日進行了首次試飛，1974年11月正式交付部隊使用。F－15的最大平飛速度為2.3馬赫，實用升限1.83萬米，作戰半徑1000多公裏，僅從這些性能上看，與第二代戰鬥機並無優勢可言。然而，它的機動性和火力卻是向前大大地邁進了一步，這也正是第三代噴氣式戰鬥機與第二代噴氣式戰鬥機的區別所在。
與第二代戰鬥機的典型代表F－4相比，F－15的爬升率、轉彎性能要高出一大截，它的武器係統更是F－4所無法比擬的。F－15裝備的火控雷達能探測到185公裏以外的目標，從雷達得到的目標信息與慣性導航係統所測定的姿態導航諸元等數據輸入火控係統，可以計算出目標未來的位置與武器發射諸元，並顯示在平視顯示器上；一旦目標進入武器射程內，隻要一按發射按鈕，就可以完成發射。F－15除裝有1門20毫米6管航炮外，還可掛空空導彈、空地導彈等多種武器。從80年代開始，F－15登上戰爭舞台，並在許多局部戰爭中大出風頭。據統計，到1996年為止，F－15共擊落各種飛機96架，而自己則秋毫無損，這在空中戰爭史上堪稱奇跡。
F－15性能令人稱道，但身價也是高得驚人，1987年單價即達到3910萬美元。由於F－15價格昂貴，美國空軍難以大批量購買，於是美國空軍提出了一個“高低搭配”的原則，希望能研製出一種低成本的第三代戰鬥機，作為F－15的補充。美國空軍最初選中了兩個方案：一個是通用動力公司的F－16，另一個是諾思羅普公司的F－17。兩種飛機經過3年時間的較量，最終F－16因技高一籌而中選。F－16原型機於1974年首飛成功，1978年正式進入美國空軍服役。它的身價是1570萬美元，隻相當於F－15的一半，完全符合美國空軍研製它的初衷。但讓人曾料到的是，本來F－16是作為“高低搭配”思想中的低檔飛機來研製發展的，但它的本領和名氣比F－15差不了多少，除載彈量等個別指標略遜於F－15外，其他大部分指標，兩機基本相當，有些指標F－16甚至要優於F－15。在80年代以來的許多次局部戰爭中，F－16也是出盡了風頭。
當F－15、F－16成為了第三代噴氣式戰鬥機中的佼佼者時，能與之一決高低的噴氣式戰鬥機可謂寥寥無幾，而俄羅斯空軍的蘇－27和米格－29便是其中的兩種。
早在1977年，美國的間諜衛星就同時發現了蘇－27和米格－29。1986年，米格－29訪問芬蘭，公開亮相，不久又開始出口。但與它同時試飛的蘇－27卻遲遲不露麵，人們隻是在電視台播放的新聞節目中偶爾見過它的鏡頭。1987年9月，挪威飛行員在巴倫支海上空拍到了它的照片，但對其性能如何卻不得而知。1989年6月，蘇－27突然出現在第38屆巴黎航空展覽會，人們這才有機會一睹蘇－27的“廬山真麵目”。