该机机翼为悬臂式下单翼。翼根翼型为NACA 0006.4-64（修形）、机翼折线处为NACA 0004-64、翼尖为NACA 0003-64（修形）。前缘后掠角45°，平均相对厚度5.1%，翼尖相对厚度3%，安装角1°，外翼上反角12°。前缘有锯齿。悬臂全动式整体平尾，下反角23°，以避开机翼尾流（英国的K和M型下反角为15°）。平尾前缘增加了缝翼。后缘襟翼和外侧前缘襟翼都有附面层吹除装置。后期的E、F型改用前缘缝翼，取消吹气装置。机翼下侧起落架舱后方有一块液压驱动的减速板。机翼为全金属结构，外翼可折起（海军型）。中翼和内翼为一贯穿机身的双梁抗扭盒式整体结构，抗扭盒又是整体油箱，容积达2380升。
副翼只能向下偏转30°。上翼面的扰流板可向上偏转45°，横侧操纵时两者协调动作，由两套独立的液压系统操纵。可收放前三点式起落架。前起落架为双轮，无内胎，有减摆器和转向机构，向后收入机身。主起落架为单轮，向内收入机翼。舰载型弹射起飞时，前起落架伸长，有着陆钩。 两台通用电气公司的J79-GE-17加力式涡轮喷气发动机，该发动机是美国最为著名的涡喷发动机，发展了多种改型，装备于多个型号的美军作战飞机。单台加力推力79.6千牛（8120公斤），耗油率0.2千克/牛顿·小时（0.84千克/公斤·小时）。机内总载油量7022升。腹下可挂一个2270升副油箱，翼下可挂一对1400升副油箱。有空中加油装置，也可挂伙伴加油吊舱。
座舱布局为串列式，两套操纵系统，有弹射座椅。机头相对下垂，保证以一定迎角飞行时的视野，同时也有利于对地攻击。3套独立的206×105帕（210公斤/厘米2）液压系统。冷气系统用于开闭座舱盖，伸长前起落架支柱和伸出应急冲压涡轮。主电源为交流发电机，没有电池。 机载设备包括CPK.92A/A24G-34中央大气数据计算机，AN/ASQ-19(B）通信-导航-识别系统，MS25447/MS25448计数器加速表，AN/APQ雷达高度表，AN/AJB-7全高度轰炸系统，AN/ASN-64A导航计算机，AN/AJB-63惯导系统，AN/ASQ-91武器投放系统，AN/ASG-26前置角计算光学瞄准具，AN/APR-36、-37雷达寻的和警戒系统，AN/FSA-32自动火力控制系统，AN/APQ-120火控雷达，AN/ARW-77 AGM-12控制系统，TD-709/AJB-7程序计时装置，ID-1755/A备用姿态参考系统，KB-25A瞄准照相枪。
F-4B/C使用的AN/APQ-72机载截击雷达属Aero-1A火力控制系统的一部分。主要特点为圆锥扫描、脉冲加连续波。圆锥扫描方式的缺点是测角精度较差、抗干扰能力不好，因此使用脉冲方式完成对目标的跟踪。除雷达外，Aero-1A系统还包括AN/APA-157导弹制导雷达，AN/AAA-4红外搜索与跟踪设备，Aero-1A导弹发射装置和大气数据计算机。红外装置装在机头下方，作用距离为30千米。雷达天线为抛物面型，液压驱动。该雷达具有较好的抗干扰能力。但由于大部分采用电子管电路，故体积、重量和维护性能较差。AN/APQ-120雷达是西屋电气（Westinghouse）为F-4各型飞机研制的雷达序列中的最后一个型号，采用脉冲连续波体制。1967年至1980年已生产2000部，APQ-120已用新的数字计算机改进。从AN/APQ-72到AN/APQ-120的每一代都着重在改进性能和增加功能，特别是想把空对空工作状态与空对地工作状态结合起来。AN/APQ-120是一部多功能雷达，大量采用了晶体管电路和固体电路，在相参接收和多普勒技术应用上也取得一些进展。天线口径为70×62.3平方厘米，重量290千克。带数字计算机的新型APQ-120属AWG-10A火控系统。 武器包括一门M61A1六管加特林机炮（部分早期型号没有装机炮，后来根据实战经验，但可携带炮舱，外挂或者加装了机炮），6枚“麻雀”III或4枚“麻雀”III和4枚“响尾蛇”空-空导弹。F-4战斗机共有9个外部挂架：机身下前后成对排列4个半埋式“麻雀”空对空导弹挂架，每个可挂1枚“麻雀”导弹，后一对挂架也可各挂2枚“响尾蛇”空对空导弹。机身下中间挂架使用Aero-27A弹射炸弹架，可以吊挂核武器、炮舱、2273L副油箱或多弹弹射炸弹架；机翼下内侧挂点使用的是LAU-17A挂架，可以挂1枚“麻雀”导弹或2枚“响尾蛇”导弹，也可以挂1个三弹弹射式炸弹架（用于挂各种炸弹）；机翼下外侧挂点使用的是MAU-12挂架，可挂1400L副油箱，或使用三弹弹射式炸弹架挂载各种炸弹。最大外挂重量为6042kg。表2.1是机身中央挂架和机翼下各挂架和各种武器的转接装置（过渡梁）。
对地攻击军械载荷最大达7250千克，包括各型AGM-12“小斗犬”无线电遥控导弹、AGM-62A“白星眼”电视炸弹、AGM-45“百舌鸟”反雷达导弹、AGM-65A“幼畜”电视炸弹、AGM-78B标准反辐射导弹、核弹、各种常规炸弹和火箭弹等。
“鬼怪”携带武器的多样性对其执行对地攻击任务极为有利。1972年，在“后卫”战役中，14架F-4“鬼怪”式战斗轰炸机投掷了24枚激光制导炸弹，成功摧毁了越方严密防守的清化桥。此后，美军使用了22枚激光制导炸弹和7枚电子光学制导炸弹，将杜梅大桥彻底炸毁。上述战例成为了精确对地打击的典型范例。
F-4E战斗机是F-4各型飞机中最早装备固定机炮的型别。F-4E的M61A1型20mm加特林炮和供弹系统固定炮架上，炮架位于机身中心线上。炮架的上部支架安装供弹系统，下部Y形架及后支架安装机炮。Y型架和后支架与炮架悬挂固定，后支架上有水平和俯仰调节器。这种结构简化了机炮系统在飞机上的安装与调试工作。机炮采用液压马达传动，其功率要求为：当机炮射速4000rds/min时为71.9L/min(84.4kg/cm2；当机炮射速6000rds/min时为107.9L/min(118kg/cm2）。机炮旋转的加速和减速时间为0.5s，寿命为120000rds，故障间平均发数（MRBF）为10000rds，预检修期为15000rds。进弹机带有装弹机供在地面上往弹箱内装弹使用，所以往弹箱内装弹时不需要专门的外场设备。往弹箱内装弹时装弹机驱动弹带，使其进入进弹机，弹带通过进弹机后弹链被除去，炮弹被送入弹箱。 瞄准具
该机采用的ASG-26瞄准具有空对空和空对地两种工作状态，可通过光学显示部件上的状态选择开关进行选择。选定工作状态后，再通过轰炸/武器投放开关、武器选择开关和其他开关选择各种攻击方式。1、空对空状态。是一种机炮攻击状态，瞄准具计算出前置角，并以光环的形式显示给驾驶员。驾驶员操纵飞机使光环跟踪并套住目标，此时机炮的射击方向指向目标的未来位置。2、空对地状态。根据预先装定的高度、俯冲角以及目标距离等算出下沉角，并使光环按此角下沉。攻击时使光环的中心光点与目标重合，稳定跟踪一段时间后即可投放武器。
火控雷达
采用AN/APQ-120火力控制雷达是在APQ-72、APQ-100和APQ-109雷达的基础上研制的设备。把脉冲搜索雷达、连续波制导雷达和目标截击计算机三部分结合在一个装置中。天线尺寸从APQ-109的直径79cm减小到69.9cm×62.3cm，但作用距离没有降低。由于广泛地采用了固体器件，因此提高了可靠性，而且体积减小，重量减轻。AN/APQ-120雷达有7种工作状态：即“关机（OFF）、“准备”（STBY）、“空对空”（A/A）、“空对地”（A/G）、“天线固定”（CAGE——天线轴固定在武器基准线上）、“自检测1”（BIT1）和“自检测2”（BIT2）。其中只有“空对空”、“空对地”和“天线固定”3种是战斗工作状态。天线高低扫描有1行或2行两种。显示形式有下列4种：小范围B型扫描（B-NAR）；大范围B型扫描（B-WIDE）；小范围PPI型扫描（PPI-NAR）和大范围PPI型扫描（PPI-WIDE）。B型扫描用于空对空状态，PPI型扫描用于导航和轰炸时的地形测绘状态。3、在空对空状态，雷达从A/A24G大气数据计算机得到高度、真空速、真攻角等信息进行截击计算。从AN/ASN?63惯导装置或AN/AJB-7姿态参考和轰炸系统获得控制天线所需的俯仰及滚动信息。从惯导装置获得偏流角。目标截击计算进行截击计算后，通过导弹发射架分别向AIM-7D/E“麻雀”导弹和AIM-9B/D/J“响尾蛇”导弹提供下列信号。
APQ-120雷达的显示器组合包括显示器和显示器控制装置两部分。F-4E-48-MC(s/n71-236）以前的飞机，装备IP-870/APQ-120（前座舱）和IP-871/APQ-120（后座舱）显示器和C-7347/APQ-120显示器控制装置，在F-4E-48-MC以后的飞机上，把上述装置改装为多传感器显示器组合（MSDG)OD-67/APQ-120。它包括IP-1093/APQ-120E（前座舱）和IP-1094/APQ-120E（后座舱）显示器以及C-8909/APQ-120E显示器控制装置。OD-67/APQ-120多传感器显示器组合除作雷达显示器外，还有显示电视图像的功能。因此，在同一个阴极射线管上，由状态开关控制，或显示雷达图像，或显示电视图像。IP-1093与IP-870显示器的直径一样。但IP-1094比IP-871显示器在长、宽各增大了19.05mm，因此显示器的面积增大了1倍，作雷达显示器用时有925条纵向扫描线；作电视图像显示器时有525条水平扫描线。因此，显示的雷达图像比原来的直储显像管的画面更清楚。电视图像的输入来自AN/ASX-1光/电目标识别系统、AGM-65A/B“幼畜”空对地导弹或GBU-8/B、GBU?9/B等制导炸弹。ASX?1系统用IP-1093或IP-1094作显示器（AN/APQ-120雷达不工作时）。APQ-120雷达和ASX-1系统也可以同时工作。此时前座舱的IP-1093/APQ-120E作雷达显示器，后座舱的IP-1094/APQ-120E作ASX-1系统的显示器。反之亦可。当发射AGM-65A/B“幼畜”导弹、AGM-62“白星眼”制导炸弹和GBU-8/B、GBU-9/B制导炸弹时也使用OD-67/APQ-120作显示器。而“幼畜”导弹发射后的操纵使用4504A/ARW-77（“小斗犬”导弹控制器的改进型）控制器。从F-4E-36-MC(S/n 67-342）到F-4E-45-MC(S/n 69-7588）的一部分飞机进行了改装，增加了AN/ASQ-153(V）电/光目标指示系统。它与AN/AVQ-23(V)-2激光指示器组合在一直，用激光照射目标，增加了制导激光制导武器的能力。能把本机或僚机发射的AGM-65C导弹或GBU-10/B、GBU-10A/B、GBU-10B/B、GBU-11/B和GBU-12/B等制导炸弹导向目标。
弹道计算机
使用的AN/ASQ-91是一部计算武器弹道用的模拟计算机。其主要输入信号有：
⑴AN/ASN-63惯导装置输出的地速、垂直速度、方位、机头真方位、航迹、离地高度、垂直加速度等；
⑵AN/APQ-120火力控制雷达的测距信息和雷达十字线跟踪信息；
⑶“低空轰炸/武器投放”开关选择的状态信息。
ASQ-91计算机的输出信息分别送给：
⑴AN/AJB-7姿态参考和轰炸计算系统；
⑵AN/ASA-32飞行控制组合（机头方位误差、相对方位、目标距离）；
⑶AN/ASG-26前置计算光学瞄准具；
⑷向所选择的武器挂架发出投放或发射信号。
AN/ASQ-91计算机有6种工作状态Mü?暗涂蘸湔?武器投放”开关进行选择。
⑴小角度减速投弹（LADD）；
⑵俯冲低空减速投弹（俯冲后进行低空减速投弹）；
⑶俯冲拉起投弹（Dive Toss）；
⑷目标定位轰炸（Target finding）；
⑸偏差（间接）轰炸（offset Bomb）；
⑹发射AGM-45反辐射导弹。
发射AGM-45导弹时，AGM-45反辐射导弹把测出的电波源的相对角度（位置）输入ASQ-91计算机，据此算出飞机的操纵信号，并送给AN/ASA-32飞行控制组合。ASQ-91计算机的控制可在前座舱和后座舱的武器投放操纵板以及后座舱的计算机控制板上进行。在计算机控制板上以30.5m的精度输入目标距离、目标高度、投弹点的高度以及投弹点与目标的间距；以0.5s为单位输入从投弹点到通过目标上空的时间差。此外，还输入所投放武器的阻力系数。转动游标纵向跟踪和横向跟踪的指轮，使雷达显示器上的十字线压上目标。此时如果压下目标插入（TGT.lns）按钮，则AN/ASQ-91计算机开始计算。
AN/AJB-7姿态参考和轰炸计算系统是F-4E对地轰炸的大脑，作为全姿态参考系统解算导航的基本参数，投放普通炸弹和核武器时进行轰炸计算。在导航状态中，AJB-7系统连续地计算出飞机的俯仰、滚动和航向姿态，并显示在前座舱的姿态指引仪（ADI）上。在后座舱只在遥控姿态指示器上显示俯仰和滚动姿态。AJB-7系统计算飞机姿态时的主要输入信息来自AN/ASN63惯导装置。在计算飞机方位时根据罗盘系统控制器状态开关的选择，有3种情况；
⑴罗盘。这是把AJB-7系统中的罗盘发射机的磁方位作为信息源的应急状态。
⑵陀螺方位仪。这是根据所选择的AN/ASN-63或AN/AJB-7系统中的陀螺方位仪显示器输入而工作的状态。
⑶随动状态（Slave）。这是把罗盘发射机和陀螺方位仪显示器的2种方位信息综合使用的工作状态。
在轰炸状态中，根据“低空轰炸/武器投放”开关的选择，AN/AJB-7系统能进行下列6种轰炸：
⑴上抛（Loft）轰炸。这种投弹方式用于攻击防空火力强的目标。主要是投放威力大的核炸弹，但也可用于投放一般的武器。这种攻击方式的操纵如下：载机水平进入目标，在接近目标前急跃升，在跃升过程中投放武器，此后载机继续反转脱离目标。美国在越南用这种方法发射AGM?45“百舌鸟”反辐射导弹攻击地对空导弹阵地。通常“百舌鸟”导弹载机从低空接近目标，在地对空导弹射程外飞机拉起，以45°～50°的上抛角发射AGM-45导弹，载机向反方向脱离。这样，即增加了AGM-45导弹的射程，同时载机的安全也得到了保障。在投放核弹时，为了获得更长的抛物线弹道，通常在空气密度小、阻力小的高空（如10670m）投弹。
⑵即时越肩轰炸（INS O/S）。当所攻击的目标位置不清时使用这种方法。飞机通过目标上空的同时开始半滚拉起，在机头上仰角大于90°的某瞬间投出炸弹。主要用于投放核武器。
⑶计时越肩轰炸（T.O/S）。用于轰炸已知坐标的目标。根据已知的目标坐标，预先装定突防航线和突防速度，并选定轰炸参考点。在突防航线上通过目视或雷达识别参考点，并事先装定好从参考点到目标的飞行时间。在正确地通过目标上空的同时开始越肩轰炸。通常使用核炸炸弹。对已知坐标的目标也可进行上抛轰炸。选用越肩轰炸是为了保证低空进入目标的突然性和投放空炸核炸弹。
⑷直接轰炸（direct）。在俯冲中对目标投放武器。
⑸计时水平轰炸（T-L）。用于轰炸已知坐标的目标。与计时越肩轰炸相似，只是在水平飞行中投放武器。
⑹计时小角度减速轰炸（TLAD）。也叫小角度减速投弹（LADD）。与越肩轰炸一样，低空突防和采用参考点。在预定的拉起点转为45°跃升，在通过目标上空的同时投下带减速伞的核弹，也常用于投放“蛇眼”等减速炸弹。
