Máy bay sử dụng một động cơ Pratt & Whitney F135 có lực đẩy thông thường là 128kN và lực đẩy sau khi đốt có thể lên tới 191 kN. Với lực đẩy như vậy, F-35 có thể đạt vận tốc Mach 1.6 (1.930 km/h) và trần bay trên 15 km.
Tiêm kích thế hệ thứ năm có radar mảng pha quét điện tử, giúp máy bay có thể phát hiện 23 mục tiêu chuyển động trong vòng 2,4 giây.
Khi tham chiến, F-35 có thể mang theo nhiều loại vũ khí tối tân bao gồm 4 tên lửa tầm trung AIM-120 và tên lửa tầm ngắn AIM-9X,... Israel đang nỗ lực tích hợp các tên lửa nội địa, chẳng hạn như tên lửa không đối không Python 5.
Tháng 5/2018, quân đội Israel cho biết nước này đã trở thành quốc gia đầu tiên sử dụng F-35 trong hoạt động thực chiến. Không quân Israel đã biên chế 36 tiêm kích tàng hình F-35I Adir - phiên bản được phát triển riêng cho nước này dựa trên nền tảng biến thể F-35A của không quân Mỹ.
Khác với F-35 mà các quốc gia khác đặt mua, F-35I Adir của Israel yêu cầu được tích hợp nhiều công nghệ nội địa vào dòng tiêm kích tàng hình này. Cụ thể các chuyên gia Israel đang cài đặt một số phát triển của riêng họ trong lĩnh vực điện tử hàng không và vũ khí trên các máy bay chiến đấu F-35I Lightning II đã mua, từ đó điều chỉnh chúng cho phù hợp với nhiệm vụ của mình.