Хотя внешне японский самолет весьма напоминает американский аналог его все же следует считать новым самолетом, отличающимся от прототипа не только различиями в конструкции планера, но и применяемыми конструкционными материалами, бортовыми системами, радиоэлектроникой и вооружением. По сравнению с американской машиной в конструкции японского истребителя значительно шире использованы перспективные композиционные материалы, что обеспечило снижение относительной массы планера. В целом, конструкция планеpa японского самолета более простая, легкая и технологичная, чем у F-16.
Крыло FS-X - полностью новое. Оно имеет на 25% большую площадь, чем крыло "Файтинг Фалкона". Стреловидность "японского" крыла несколько меньше, чем у американского, под каждой консолью имеется пять узлов подвески (не считая концевых АГГУ для ракет класса "воздух-воздух").
Отклоняемый носок крыла выполнен двухсекционным, а не односекционным, как у F-16. Выбор крыла увеличенной площади был обусловлен стремлением командования сил самообороны получить самолет, способный длительное время патрулировать над прибрежными водами страны, а также желанием улучшить взлетно-посадочные характеристики (истребитель должен обладать способностью эксплуатироваться с прямых участков автострад).
Носовая часть фюзеляжа, полностью спроектированного в Японии, получила теоретические обводы, отличающиеся от "теории" F-16. Фонарь было решено выполнить трехсекционным, с козырьком, а не двухсекционный, как у американского прототипа, что незначительно ухудшило обзор, но привело к снижению массы. Японский самолет стал несколько длиннее американского.
В мае 1990 года начался "конкурс" двигателей для истребителя FS-X, в котором участвовали ТРДДФ Дженерал Электрик Fl 10-GE-129 и Пратт-Уитни F100-PW-129 (полная форсажная тяга каждого - порядка 13 200 кгс). В декабре того же года был выбран двигатель фирмы Дженерал Электрик. Для 130 истребителей предполагалось выпустить не менее 200 двигателей. Их производство на 60% должно осуществляться на японской фирме lshikawajima-Harima Heavy Industries по американской лицензии. Первый американский двигатель был доставлен в Японию в июле 1993 года.
Авионика для истребителя почти полностью создавалась в Японии (хотя и с частичным использованием американских технологий),В частности. Мицубиси Электрик была разработана уникальная БРЛС с активной фазированной антенной решеткой (подобными станциями оснащаются лишь американские истребители пятого поколения F-22A).
В ноябре 1990 года в программе возникли осложнения, вызванные выходом из-под контроля ее стоимости. Она возросла на 50% главным образом из-за задержек поставок комплектующих из США, вызванных как техническими, так и политическими причинами (конгресс США тормозил передачу Японии современных авиационных технологий). В результате ход работ затормозился, что заставило японское правительство принять решение о модернизации истребителей-бомбардировщиков F-1 (их было решено оснастить противокорабельными ракетами ASM-1 и ASM-2, а также новыми японскими корректируемыми бомбами XGCS-1). Другим следствием задержки программы FS-X стала модернизация многоцелевых истребителей F-4J "Фантом" 2.
Первоначально предполагалось оснастить истребитель FS-X системой непосредственного управления боковой и подъемной силой Джаиан Авиэйшн Электронике / Бендикс Кинг CVV (две цельноповоротные плоскости исполнительных органов системы, имеющие отрицательное V, должны были крепиться к воздухозаборнику). Однако необходимость снижения стоимости программы, а также возрастание в ходе проектирования массы самолета заставили конструкторов отказаться от применения системы CVV (это позволило сэкономить 380 кг массы и 500 млн. йен).
Весной 1992 года, после получения TRDI дополнительного финансового вливания в размере 75,7 млрд. йен на разработку самолета FS-X и его БРЛС, ход программы все же удалось ускорить. В мае 1992 года был изготовлен деревянный натурный макет самолета, после рассмотрения которого макетной комиссией в проект было внесено более 300 незначительных изменений. В июне конструкция истребителя была "заморожена" и началось рабочее проектирование. В начале 1994 года на заводе фирмы Мицубиси Хэви Индастриз "Комаки Минами" в г. Нагойя приступили к сборке первого опытного самолета (заводской номер 63-00011. В 1996 году новой машине было присвоено обозначение Мицубиси F-2.
Ключевым элементом информационного комплекса истребителя стала многофункциональная многоканальная Б РАС, способная действовать по воздушным, надводным и наземным целям. TRD1 рассматривались различные варианты радиолокационных станций, в том числе и такие экзотические, как станция с конформной антенной, "вписанной" в обводы планера. Однако в конечном итоге был выбран вариант БРЛС с активной фазированной антенной решеткой, обеспечивающей электронное сканирование луча по азимуту и углу места. Первые четыре опытных станции были поставлены TRD1 осенью 1991 года. Для летных испытаний БРЛС был переоборудован транспортный самолет С-1.