10月26日，美国空军部长罗希宣布，洛克希德·马丁公司凭借实力、设计优点，击败对手波音公司，成为军火史上最大的赢家。由于进展顺利，F-35的工程和制造发展（EMD）阶段目前定于2001年初开始，并持续到2012年。由于美国空军将订购大量的F-35，因而其平均单机售价将为3250万美元。JSF项目的顺利进行，一个重要原因是各公司在F-22和YF-23的研制中，均储备了大量宝贵的技术和经验。随着JSF向现役靠近，美国空中打击力量又将大大增强。
在2001年的巴黎航展上，首次展出F-35的毛瑟BK-27 27mm机炮炮舱。以波音公司为首、毛瑟公司为核心的的国际军械公司集团为F-35战斗机研制了先进的27mm机炮。该机炮也是目前生产的欧洲战斗机的固定武器。炮舱的供弹系统采用了费用合理、可靠性高的线性无链供弹系统。优点是弹药储存紧凑，使用过的空弹壳能返回到弹舱里，避免了抛壳可能出现的问题。炮舱重新装弹时间小于5分钟。专门设计的刚性适配器把炮舱固定在飞机上，保障了射击精度。该设计允许在空对空或空对地作战时，机炮炮管轴线可选择上仰1°或下俯3°的不同角度。炮舱的结构便于人员在装填和维护时接近机炮，装挂时间小于10分钟。
但在2002年11月，洛·马公司决定在F-35上采用通用动力公司的25mm口径GAU-12加特林炮。这项决定是因为毛瑟机炮机炮价格上涨，洛·马公司决定放弃。之前洛·马公司认为AV-8B采用的GAU-12不足以满足JSF的要求。2004年4月，美国防部表示将为F-35的25mm机炮增加第三种炮弹——PGU-25/U高爆燃烧弹药（HEI），用于攻击空中目标。已经获得采用的两种炮弹是PGU-23/U训练弹和PGU-20/U空对地攻击用弹药。F-35的机炮射击试验在8月或9月开始，预计在2005年8月交付头两套航空机炮系统。F-35海军型和短距/垂直起落型才采用外挂炮舱，而非固定机炮，将在2005年完成设计评审，在2007年2月交付头两套系统。
2002年10月F-35已处于初步设计评审（PDF）阶段，并计划在明年3月完成。评审重点在短距起飞与垂直着陆STOVL型的重量上。洛克希德·马丁公司说，F-35B的短距起飞与垂直着陆型的重量比期望的要重，但是正在尽量满足政府要求的其它参数。洛克希德·马丁公司只要求比较几个以性能为基础的规格参数，如速度、射程和机动性。但是，作为满足需要的副产品，比如重量、空气动力学等规格将成为影响因素。但对于短距起飞与垂直着陆型，重量是一个比较大的问题，因为已经增加了对它的要求，而且有升力风扇增加的重量。尽管重量增加了，但目前还能满足其它的性能规格参数要求。同样，洛克希德·马丁公司还必须满足基本的规格参数，如火控系统的杀伤概率和准确性。上个月，洛克希德·马丁公司选择了通用动力公司作为火控系统的集成商，现在通用动力公司正在进行研究，考察27毫米火炮是否是“联合攻击战斗机“的合适的火控系统。
2003年7月，美国阿诺德工程发展中心（AEDC）开始价值约2亿美元的联合攻击机试验项目，计划在该中心的J-2、C-1高空试验舱和SL-3海平面试验舱等平台上，对JSF使用的 F135涡扇发动机进行超过5000小时的发动机运行试验。从今年11月起，F135发动机将开始在J-2试验舱开展历时3年整的高空试验。2004年3月至4月将在SL-3试验舱开始F135可靠性、可用性和维修性（RAM）加速任务试验。届时J-2和SL-3内的发动机将同时开展试验，为2005年起将分别在C-1和SL-3开始的后续高空和RAM海平面鉴定试验做准备。AEDC官员已拨出2500万美元资金用于3个试验舱所需特殊实验设备的制造。AEDC员工也正在设计、制造和安装大部分的特殊设备，并将改造上世纪90年代末JSF概念发展试验项目阶段已有的STE（专用测试设备）系统。新设备和改造设备还将用于支持JSF替换发动机通用电气F136 发动机的试验。
2003年11月10日，洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁门公司和几个子承包商开始生产F-35联合攻击战斗机的主要机体部件。主合同商洛克希德·马丁公司称，位于德克萨斯州的子承包商Progressive有限公司和H.M. Dunn公司已经开始切削大骨架结构零件。同时诺斯罗普·格鲁门公司称，位于加利福尼亚的子合同商Brek制造公司已经开始加工中机身舱盖隔板。Progressive有限公司的第一个零件是机翼部件的主要隔框，H.M. Dunn公司的第一个部件是前机身雷达隔框。洛·马公司执行副总裁及项目总经理说：F-35从今天开始它将转化为实实在在的飞机。生产工作还有很长的路要走，预计第一架飞机于2005年年中出厂，首飞定于2005年末期。主要组件将由诺·格公司的集成系统公司和BAE系统公司提供。诺·格公司的作用包括中机身及其子系统的设计和综合、开发部分任务系统软件、地面及飞行试验保障及舰载型的飞行控制软件；开发保障低可探测性及支持建模与仿真任务。此外，还负责支持诺·格公司其它部门的项目，这些部门包括：电子系统部、信息技术部和空间技术部。
2004年1月，由奎奈蒂克（QinetiQ）公司领导开发的JSF新型飞行控制系统，被确定用于F-35战斗机。采用这种飞控系统能降低飞行员负荷、提高飞行安全性、减少培训时间、操作简便，并可减少使用成本。过去短距起飞/垂直着陆（STOVL）飞机对飞行员的能力要求很高，这使得飞行员的选拔严格、训练要求高。英国国防部（MOD）和QinetiQ公司长期以来就在开展有关研究解决这一问题。这种新式综合飞行推力控制系统（IFPCS）标志着STOVL飞机的飞行理念的重大变化，这项技术意味着飞行员在起飞和着陆时只要专注于飞机飞行轨迹的纵向参数，让软件去控制推力的改变。新系统能让没有经验的飞行员独立安全的驾驶STOVL飞机着陆。
2004年2月，洛克希德·马丁公司正在寻求大量的有关减轻重量的工程方案，其中包括把飞机蒙皮的重量转移到内部基础结构上。JSF飞机工程创新之一就是飞机的表面结构采用先进材料和设计。洛克希德·马丁公司JSF项目副总裁称，该公司的独特设计是增加了隔框的间距，使飞机蒙皮承载更多的应力。这项创新设计很有效，但是最后增加了飞机的重量。他还说，加大框距设计是为了适应JSF的内部系统结构，但是一直存在如何减少蒙皮载荷问题。也许通过改变隔框间距与蒙皮厚度之间的比率能降低飞机的总重量，这样有可能减轻2000磅（908千克）的重量，即总重大约30000磅（13620千克）的8%，这是公司追求的目标。此外，为了降低机体结构重量，洛·马公司还在内部系统寻找降低重量的可能。总的来说，机体结构、线路和导管将减重1800磅（817千克），另外200磅（91千克）将从任务系统和运载系统中做文章。洛·马公司JSF项目副总裁说，有些情况下的重量上升是由于当初的预测太乐观，另外一些情况是由于设计创新造成的。例如，洛·马公司在设计武器舱时，原来舱很小，人很难将武器装载进去，经过重新设计以后增加了一个装载武器的系统，这是一个十分完美的解决方案，虽然增加了飞机的重量，但是值得的。目前JSF开发过程中维持重量是最大的一个问题。今年初，五角大楼宣布增加50亿美元的开发成本，并将项目延期一年，主要解决重量问题。现在三种型别均有超重问题，其中海军陆战队的短矩起飞/垂直着陆型（STOVL）面临的问题最严重。空军的常规起落型和海军的舰载型虽然也超重，但还能满足性能需求。在上周五角大楼的一份简报中，海军的采办官员说，STOVL型比初始作战能力要求大约超重3400磅（1544千克），STOVL型的目标航程是450海里，超重问题很可能危及到满足关键性能参数。五角大楼对JSF项目调整提出四个选择方案：停止项目进程重新开始设计；重新布置生产顺序，将STOVL型飞机生产安排到最后；首先设计STOVL型，随后设计其它型别；保留限定的生产顺序，但每个型别的生产之间有一段间歇时间。这四个选择方案仍在讨论当中，估计3月4日将做出最后决定。公司方面认为，目前的生产进度是最好的安排，如果按照目前的进度，CTOL（常规起落型）的首架飞机将通过关键设计评估。虽然原订初始作战评估计划于4月份结束，但是估计要到年底才能完成。新的首飞日期还没有设定，原订于2005年底进行首飞，估计延迟后的首飞日期会在2006年春天。
2004年3月，新加坡政府宣布正式加入JSF计划，成为亚洲参与该计划的第一个国家。新加坡军事专家认为，加入JSF计划能使新加坡的军队成为东南亚地区最现代化部队，便于更详细地对新加坡空军的升级需求进行评估。新加坡将有机会完全参与JSF的发展进程，能够为新加坡的各种需求融入JSF计划进行研究。新加坡作为JSF计划的合作伙伴，有权提前购买于2012年交付的JSF。新加坡方面认为，如果要在今后10年替换老化的A-4和F-5战斗机，JSF能满足其需求。
2004年7月12日，洛克希德·马丁公司正式开始为美国空军装配F-35常规起降型。在洛克希德·马丁公司的沃思堡工厂举行了庆祝仪式，随后工人们开始装配1号试验机机身的前部。首架JSF计划于2005年12月完工，并且于2006年开始试飞。为海军陆战队生产的2号机是短矩起飞/垂直着陆型，将于明年夏天开始在沃思堡进行总装，于2007年开始飞行。JSF项目合同总额达2440亿美元，是历史上最大一笔采购合同。该项目将生产2443架战斗机，加上对外军售销量可能是现在的两倍。位于沃思堡的洛克希德·马丁航空公司除了制造前机身部件外，还将制造机翼。诺斯罗普·格鲁门公司将在帕姆戴尔制造中机身，并且今年末BAE系统公司将开始制造后机身和尾翼。所有部件的总装将于明年在沃思堡进行。洛克希德·马丁公司官员称，一旦进入批生产，每架F-35的总装时间要花5~6个月时间，大约是现有多用途战斗机总装时间的一半。按照这个速度，公司打算每个工作日有一架飞机下线。F/A-22的总装时间要一年，因为其隐身要求零件间的容差更精密。F/A-22目前处在小批量生产阶段以及初始作战试验和评估阶段。F-35吸收了F-22、B-2隐身轰炸机及欧洲战斗机的生产经验。
