XF-2A
Prototipi monoposto, due esemplari (63-8501 e 63-8502); il primo volò il 7 ottobre 1995. Insieme agli XF-2B sono ancora aerei di prova presso l'Air Development and Test Wing di Gifu.
XF-2B
Prototipi biposto, due esemplari (63-8101 e 63-8102); primo volo il 2 aprile 1996.
F-2A
Caccia monoposto di serie, derivato dall'F-16C Block 40/42. Ne sono stati costruiti 62.
F-2B
Biposto per la conversione operativa e l'addestramento avanzato, derivato dall'F-16D Block 40/42, con meno carburante e un sistema di guerra elettronica semplificato. Ne sono stati costruiti 32; 18 furono sommersi dallo tsunami del 2011 a Matsushima, e 13 di questi sono stati riparati.
F-2 con radar J/APG-2
Non è una nuova designazione: sono gli aerei aggiornati dall'anno fiscale 2010 con il radar J/APG-2 e la capacità di impiegare il missile AAM-4. L'aggiornamento in corso aggiunge nuovi computer di missione, il missile ASM-3, il pod di designazione, le JDAM a guida laser e il Link 16.
F-2 Super Kai (proposta)
Proposta di aggiornamento della Lockheed Martin presentata nel 2004, con serbatoi conformali, radar a scansione elettronica attiva, Link 16, missili AIM-120 e motore F110-GE-132. Non fu adottata: per sostituire l'F-4EJ il Giappone scelse l'F-35A.
Versione intercettore (progetto)
Sviluppo previsto di un intercettore, per un periodo favorito per sostituire l'F-4; fu abbandonato quando gli acquisti di F-2 vennero tagliati.