Чтобы компенсировать увеличение массы самолета, сняли механизм складывания крыла, аварийный электрогенератор и установили более мощные двигатели J79-GE-17 с тягой на форсаже 8126,6 кгс. Правда, после нескольких летных происшествий аварийный генератор пришлось вернуть. Для увеличения живучести на F-4E стали протектировать топливные баки, хотя это уменьшило внутренний запас топлива на 526 л.
Дальнейшее совершенствование F-4E шло по пути улучшения маневренных характеристик. Сначала установили систему предупреждения о приближении к срыву, а стабилизатор оснастили дефлектором по типу F-4J. Затем на крыле установили предкрылки (подробнее смотри техописание). Они сократили время виража на 4 с. Первый модернизированный F-4E поднялся в воздух 11 февраля 1972 г. Улучшение маневренности чрезвычайно понравилось военным, и были заказаны специальные комплекты, с помощью которых доработали около 300 уже выпущенных F-4E.
Начиная с самолета № 72-0166, на F-4E стали устанавливать двигатели J79-GE-17С или -17Е с пониженной дымностью. В ходе боевого применения во Вьетнаме самолет оборудовали оптикоэлектронной системой опознавания целей AN/ASX-1 TISEO.
Было разработано несколько вариантов глубокой модернизации F-4E. Так, в конце 1970-х гг. McDonnell-Douglas предлагала ВВС истребитель завоевания превосходства в воздухе F-4T с увеличенным количеством ракет класса «воздух-воздух» и новым прицельно-навигационным комплексом (ПРНК). В 1984 г. фирмы Boing и Pratt amp;Whithney подготовили проект с условным наименованием Boeing Super Phantom, основным козырем которого стали двухконтурные ТРД PW1120, имевшие 75% общих деталей с двигателем F100 от истребителей F-15/16, при этом они были на 25% легче и на метр короче. В силу ряда причин ни один из проектов реализовать не удалось.
| Страна | Кол-во | Примечания |
| Израиль | Около 220 | Сняты с вооружения |
| Турция | 112 | |
| Греция | 113 | 35 машин на воо- руж. до сих пор |
| Ю. Корея | 103 | В 2009 г. на вооруж. 68 машин |
| Иран | 162 | |
| Египет | 45 | 30 на вооруж. до сих пор |
| Австралия | 24 | В 1973 г. вернули в США |
F-4E оставался в серийном производстве 20 лет и стал наиболее массовой модификацией «Фантома». Всего построили 1387 машин, из них 993 изначально предназначались для ВВС США. К моменту начала операции «Буря в пустыне» у них на вооружении оставалось четыре десятка F-4E. Самолеты включили в состав смешанного авиакрыла, базировавшегося на базе Инчирлик (Турция), откуда они наносили удары по целям на северо-западе Ирака.
В настоящее время на вооружении ВВС США еще состоят около 50 самолетов-мишеней QF-4E. Несколько «Фантомов» участвуют в различных рекламных съемках и имеют «вьетнамский» камуфляж. Некоторые из этих машин также используются для испытательных пусков ракет класса «воздух-земля».
Как видим, основным импортером F-4E являлся Израиль, где самолеты получили название Kurnass (молоток). Эти машины неоднократно проходили модернизацию. На них установили штангу для дозаправки топливом в воздухе, периодически обновляли оборудование и расширяли состав подвесного вооружения. Израильский F-4E мог применять ракеты для воздушного боя Shafrir и Python, а также противокорабельную УР Gabriel и противорадиолокационную AGM-78B Standart ARM. В 1984 г. рассматривалась возможность переделки F-4E по типу Boeing Super Phantom. Даже испытали прототип с двигателями PW1120, который в 1987 г. продемонстрировали на Парижском авиасалоне, но по финансовым соображениям от дальнейших работ в этом направлении отказались. Последний раз израильские «Фантомы» модернизировали в конце 1980-х гг. по программе Kurnass 2000. Ее основной целью было продление ресурса F-4E на 15 лет. На самолетах усилили конструкцию и заменили основные системы. Так, вместо устаревшего радара AN/ARQ-120 установили новую РЛС с фазированной антенной решеткой Norden AN/APG-76. В кабине появились многофункциональные дисплеи, голо- графический индикатор на фоне лобового стекла и др. Первый прототип Kurnass 2000 взлетел 15 июля 1987 г. Через 2 года такие самолеты стали поступать в боевые подразделения. Всего было модифицировано 53 машины.
В 1997 г. прошли модернизацию 54 турецких и 36 греческих F-4E. Первыми занималась фирма Israel Aircraft Industries, доработавшая их по типу Kurnass 2000, но вместо радара AN/APG-76 установившая более современную станцию EL/M-2032. С греческими машинами работали немцы по программе Peace Icarus (аналог программы ICE для F-4F), благодаря которой был продлен ресурс планера, обновлено оборудование
