Сравнительные летные испытания всех четырех прототипов продолжались до июля 2001 г., после чего 26 октября того же года победителем тендера был объявлен проект компании «Локхид-Мартин», и ей выдан контракт на разработку и испытания серийных вариантов F-35A, F-35B и F-35C. При этом окончательное решение по выбору типа двигателя (F135 компании «Пратт-Уитни» и F136 компании «Дженерал Электрик») пока не сделано: не исключено, что заказчикам могут предлагаться оба типа двигателей, как это сегодня имеет место с самолетами F-16, комплектуемыми как двигателями F100-PW-229, так и F110-GE-129. Однако первые опытные самолеты выпускаются пока только с двигателем F135, развивающим тягу 19 500 кгс.
Программа летных испытаний и доводки F-35 предусматривает сегодня постройку 19 опытных самолетов (не менее чем по 4-5 для каждой из трех модификаций плюс планеры для статических и ресурсных испытаний), из которых в настоящее время летает уже пять. Первый, АА-1, изготовленный в варианте F-35A, впервые поднялся в воздух 15 декабря 2006 г. За ним последовал прототип F-35B - BF-1, совершивший первый полет 11 июня 2008 г. С учетом наибольшей технической сложности и приоритетности модификации F-35B - как раз она первой должна поступить на вооружение - именно ее прототипов испытывается сейчас больше всего. С февраля прошлого года испытания проходит вторая машина это типа - BF-2, а совсем недавно, 2 февраля, в воздух поднялся BF-3. Кроме того, еще в январе 2009 г. состоялась выкатка экземпляра BF-4, впервые оснащенного новой РЛС AN/APG-81, однако о начале его летных испытаний пока не сообщалось. В конце прошлого года, 14 ноября, начались полеты и второго «сухопутного» F-35A - прототипа AF-1, а на первый квартал 2010 г. намечен первый подъем прототипа «авианосной» модификации F-35C - самолета CF-1, выкатка которого состоялась 29 июля прошлого года.
23 июня 2009 г. программа летных испытаний прототипов F-35 перешагнула рубеж в 100 полетов, а к настоящему времени пять летных экземпляров выполнили уже более 150 полетов. В испытаниях участвует также летающая лаборатория на базе «Боинга» 737-300, на которой отрабатывается БРЭО нового истребителя.
Первым эксплуатантом F-35 должен стать Корпус морской пехоты США - состояния «начальной оперативной готовности» самолеты F-35B должны достичь в 2012 г., затем последуют ВВС США (поставки F-35A должны начаться в 2013 г.) и ВМС США (поставки F-35C - с 2014 г.). Как заявил 6 апреля прошлого года министр обороны США Роберт Гейтс, всего вооруженные силы Соединенных Штатов планируют приобрести 2443 самолета F-35. Из них 1763 машины в варианте F-35А поступят в ВВС, а 680 в вариантах F-35B и F-35C - в Корпус морской пехоты и ВМС. Это почти на четверть меньше, чем планировалось ранее: изначально на апрель 2007 г. вооруженные силы США планировали закупить в общей сложности 3173 самолета данного типа. При этом программу серийного производства на период до 2015 г. недавно решено сократить до 122 самолетов, направив высвободившиеся средства в сумме около 2,8 млрд долл. на доводку машины и дополнительные испытания.