20世纪60年代中期，越南战争全面爆发，美国的第二代战斗机F-4等投入实战。这代飞机的特点是强调高空高速性能和多用途，对机动性能重视不够。从实战效果来看，第二代战斗机研制并不很成功，甚至可以说走了一段弯路。这并不是因为它的技术水平和性能没有提高，也不是研制工作本身有问题，而是由于对作战方式的预测与实际情况不符。在战斗机黑手党的推动和实际需求下，美国从60年代中后期就开始考虑研制第三代战斗机。
1973年12月，第一架YF-16原型机出厂，1974年2月首次试飞，原型机制成后，经过一年时间的竞争试飞。
1974年4月，美国空军为了解决经费与所需战斗机数量之间的矛盾，提出了“高低搭配”的原则，即数量较少的高性能飞机与数量较多、性能和价格较低的飞机配合使用。因此决定从YF-16和17两种原型机中选择一种投入生产，使之成为实用的战术战斗机，与F-15战斗机搭配使用，以弥补由于后者复杂昂贵而造成的购置数量不足，充当“高低搭配”中的低档飞机。
1975年1月，美国空军宣布YF-16中选，正式确定飞机的军用编号为F-16。（落选的YF-17后被美国海军选中，成为后来的F-18“大黄蜂”）美国空军与通用动力公司签订制造15架（后改为8架）试验型飞机，进行工程发展研究。F-16试验型飞机于1976年12月首飞。
1979年，阿富汗战争期间，巴基斯坦飞行员曾驾驶F-16击落了苏联4架米格-23战斗机、5架苏-22战斗机、2架苏-25战斗机、1架安-24侦察机和2架安-26运输机改装侦察机。
1981年，以空军出动8架F-16、6架F-15，F-16飞机经数次加油，长途奔袭1300千米，打击巴格达附近的一个核反应堆。F-16负责对地轰炸，F-15负责空中掩护，最终成功将核反应堆摧毁。（核设施的顶盖大都是拱形的，打击有相当的难度。可见F-16的卓越性能。）
