F-35有四大关键航空电子系统——诺思罗普·格鲁曼公司的AN/APG-81有源相控阵雷达和光电分布孔径系统（EODAS）、英航宇系统公司的综合电子战系统及洛-马公司的光电瞄准系统（EOTS）。其中EODAS由分布在F-35机身的6套光电探测装置组成，可实现360°的环视视场，图像投射到头盔面罩上，使飞行员能通过自己的眼睛，“穿透”各种障碍看到广域外景图像。EOTS则是一个高性能的、轻型多功能系统，包括一个第3代凝视型前视红外（FLIR）系统，可以在防区外距离上，对目标进行精确探测和识别。此外，EOTS还具有高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索和跟踪、激光指示、测距和激光点跟踪功能。
AN/AGP-81型雷达的探测距离接近现有雷达探测距离的三倍，并能够向飞行员提供超高分辨率的合成孔径雷达图像。
F-35的仪表板与F-22的多功能显示器不同，它采用了一个尺寸为8×20英寸的大型全景多功能显示器（MFDS）。这是迄今为止最大的战斗机显示器，它由Rockwell Collins公司的Kaiser 电子分公司研制。实际上它是由两个并排在一起的8×10英寸投影显示器组成，其分辨率分别为1280×1024。这两个显示器是完全互为备份的。当一个发生故障时，所有的功能都可在另外一个显示器上显示。MFDS将显示传感器、武器和飞机状态数据，以及战场环境、战术和安全信息。大范围的战术水平态势可以全屏显示，也可以在平面上分割成若干小窗口分别显示不同的信息。
采用两种方式对系统功能进行控制：一种是触摸屏方式；另一种是通过设置在驾驶杆和油门杆上的各种开关和电位计旋钮实现的（HOTAS）。两台显示器分别由两个处理机提供对原始信息的加工处理。MFDS采用微型有源矩阵液晶显示器（LCD）作为成像源。每个显示屏的投影系统分别由3个弧光灯进行照明。
F-35的头盔显示器系统（HMDS）将取代传统的平视显示器（HUD），不仅节约了费用，而且也显著地降低了系统的重量。HMDS包括三大部分：头盔显示器、DMC-H、头盔跟踪系统。HMDS系统是光电系统和飞行员头部位置跟踪装置的组合，它将为飞行员显示关键的飞行状态数据、任务信息、威胁和安全状态信息，同时系统还可以为飞行员引导武器和传感器（如雷达和EOTS）指向所关注的区域；或发出视觉提示，告诉飞行员应该关注的区域。
