尽管因为各种性能的问题遭到诟病，美国第5代联合打击战机F-35仍持续进行软硬件更新与升级，在最新版第4批次(Block 4)的F-35总共新增了53项新技术升级，包括控制无人机与机器人僚机的能力、大幅增加航程的油箱、着陆防撞系统以及多种目前还不能公开的机密升级项目

为保持F-35战机在全球的领先优势，F-35的第4批次升级项目涵盖极广，联合打击战机项目开发前后已进行了20多年，其中部份项目在设计之初并未出现，例如人工智慧机器人技术，直到最近相关技术更加成熟后才被列入F-35的升级项目内。购买F-35的美国军方和盟国也都希望新购入的战机能拥有这些新的技术。

第4批次采用了53项新技术，主要目的是对抗俄罗斯等实力相近的竞争对手。这些升级不会改变飞机的外观或基本结构，大部份升级主要是透过在软件中执行新功能或增强功能，大约8成属于更新软件，硬件更新占2成。这些升级将分阶段推出，每年4月和10月进行更新，时间从2019年至少持续到2024年。

在此之前，多数现役的F-35使用一个名为【技术更新3号】套件，内容包括一些新的硬件如座舱内显示器、系统记忆体与较快的中央处理器。第4批次的新升级项目大略分类如下：

1、新武器：将支援风暴锤(Stormbreaker)智慧滑翔炸弹和其他盟国的武器，例如英国短程空对空导弹ASRAAM和流星导弹，土耳其与洛马研发的防区外导弹（SOM-J），以及康氏柏与雷神(Kongsberg / Raytheon)共同研发的联合攻击导弹(JSM)。

2、电子战与通讯系统更新：包括11项雷达和电子光学更新以及13项电子战更新，加强探测与电子干扰能力。

3、着陆防撞系统(GCAS)：用以防止飞行员发生空间迷航问题，例如日本F-35A坠机，如果早些使用此一系统将能避免此一意外事件。

4、增程油箱：为与其他大国作战，F-35的航程有必要增加，这次将设计1800L外挂油箱，虽然会影响隐形功能，但在还没有找到更大的内部燃料空间前，也只有此种解决方案。

5、无人僚机：飞行员操控的无人僚机可以应对复杂威胁环境，其功能包括探测敌方防空系统、电子干扰等。

6、其他升级：这类升级包括使用红外摄影与分布式光圈系统来加强击落弹道导弹的能力。此外还有一种称为开放式架构更新，有助于加速未来与海军、陆军的整合。

第4批次很显然还包括由洛马公司著名的臭鼬工厂所研发一些机密升级项目，这个负责SR-71 黑鸟与U-2侦察机的神秘单位到底为F-35添加了什么战力，目前还属机密等级，从抗干扰到雷射武器装置都有可能。