F-35战斗机近年来一直在进行不断的技术更新和升级，以整合更多的新功能。如按照美国空军的计划，将于2020年或2021年前完成F-35A战斗机的第四次更新，从而能够整合英国、土耳其等部分合作国的武器，可发射诸如“小直径炸弹”和GBU-54炸弹等先进弹药。同时，F-35A战斗机正在使用最新的任务数据文件“威胁数据库”，以识别全球关键地区的敌方威胁，从而执行攻击、监视等任务。
今年2月28日，美国BAE系统公司宣布，该公司已经完成F-35战斗机电子战的升级改造，成功将新技术融入机载ASQ-239电子战系统。该系统能为飞行员提供实时战场空间态势感知和快速反应能力，以及完全集成的雷达告警、目标瞄准支持和自卫能力，从而使其能够对抗、干扰或规避威胁。为此，美媒表示，F-35战斗机代表了一种武器系统技术的革命，因为它将同时在空域和电磁频谱域两个战场域中作战。
美军还在不断为F-35战斗机研制更先进的武器装备。2018年7月3日，英国媒体报道称，洛克希德·马丁公司正在考虑未来为F-35战斗机配备激光炮塔，以使其能够发射高能量的激光杀伤敌机，从而大大提高空战能力。今年2月8日，英国《简氏防务周刊》网站报道，美国海军航空系统司令部正在计划为F-35C战斗机配备一种新型远程隐身空地滑翔导弹——AGM-154，其最大射程130公里，可配备483公斤的钻地高爆战斗部。据悉，这一隐身导弹与隐身战斗机的“双隐身组合”，将能够在560公里外对他国战舰构成严重威胁。
