Vì có mặt trong lực lượng không quân nhiều quốc gia trên thế giới, những chiếc F-16 đã tham gia vào nhiều cuộc xung đột, đa số chúng tại khu vực Trung Đông.

Năm 1981, tám chiếc F-16 của Israel đã tham gia vào một cuộc ném bom phá hủy lò phản ứng hạt nhân Osiraq của Iraq gần Baghdad. Cùng trong năm ấy Không quân Israel đã lần đầu tiên sử dụng F-16 để "tiêu diệt" máy bay địch trong không chiến, bắn hạ một chiếc máy bay trực thăng Mi-8 và một chiếc phản lực MiG-21 của Syria. Năm sau, trong Chiến dịch Hòa bình cho Galilee (Chiến tranh Liban) những chiếc F-16 của Israel đã tham chiến với những chiếc máy bay của Syria và nhiều lần giành thắng lợi. Những chiếc F-16 cũng đã được sử dụng sau đó trong vai trò tấn công mặt đất chống lại các mục tiêu tại Liban.[cần dẫn nguồn]

Trong chiến tranh Xô viết-Afghanistan, những chiếc F-16 của Không quân Pakistan đã bắn hạ ít nhất 10 chiếc máy bay tấn công mặt đất của Afghanistan và Xô viết (1986-1988).[15] Cũng trong cuộc xung đột biên giới này những chiếc F-16 đã chứng minh khả năng trong các trận chiến hỗn loạn dưới sự điều khiển của các phi công thuộc Không quân Pakistan. Ngược lại, nguồn của Nga cho biết MiG-23 của họ đã bắn hạ 8 máy bay các loại Pakistan (trong đó có ít nhất 1 chiếc F-16).

Theo những nguồn tin của Liên Xô/Nga, trong suốt cuộc chiến tháng 6 năm 1982 tại thung lũng Bekaa, những chiếc MiG-23 của Syria đã hạ ít nhất là 5 chiếc F-16 của Israel, đối lại có 3 chiếc MiG-23 bị F-16 bắn hạ.[16] Vào ngày 7 tháng 6-1982, 3 chiếc MiG-23MF của Syria (phi công lái là Hallyak, Said, và Merza) tấn công một nhóm F-16. Đại úy Merza đã bắn rơi 2 chiếc F-16 với tên lửa R-23 (AA-7 'Apex') (một chiếc ở cách 9 km, chiếc còn lại trong khoảng 8 km) trước khi Merza bị bắn hạ[cần dẫn nguồn]. Ngày 8 tháng 6-1982, 2 chiếc MiG-23MF khác lại gặp một nhóm F-16. 1 chiếc MiG-23 bắn hạ 1 chiếc F-16 bằng tên lửa R-23 từ khoảng cách 7 km trước khi chính nó lại bị bắn hạ bằng tên lửa AIM-9 Sidewinder từ chiếc F-16 khác. Ngày 9 tháng 6-1982, 2 chiếc MiG-23 phi công lái là Dib và Said, tấn công một nhóm F-16. Dib đã bắn hạ một chiếc F-16 từ xa 6 km bằng tên lửa R-23[cần dẫn nguồn], nhưng sau đó cũng bị bắn hạ bằng tên lửa Sidewinder.[cần dẫn nguồn]

Trong Chiến dịch Bão táp Sa mạc năm 1991, 249 chiếc F-16 của Không quân Hoa Kỳ đã tiến hành hơn 13.000 lần xuất kích tấn công vào các mục tiêu tại Iraq, loại máy bay được sử dụng nhiều nhất trong Liên quân, năm chiếc thiệt hại trong chiến đấu, ba vì tên lửa không đối không (AAM), một do bom nổ sớm, và một vì động cơ cháy. Những chiếc F-16 đã quay lại Iraq năm 1998 một phần trong Chiến dịch Cáo Sa mạc với vai trò ném bom và một lần nữa năm 2003 trong Chiến dịch Iraq Tự do xâm chiếm nước này, trong vai trò hỗ trợ và SEAD.

Những chiếc F-16 cũng đã được NATO sử dụng trong các chiến dịch gìn giữ hòa bình tại Bosnia giai đoạn 1994-95 (một chiếc bị tên lửa không đối không bắn hạ, dẫn tới chiến dịch tìm kiếm và giải cứu Đại úy Scott O'Grady), trong Chiến dịch Lực lượng Liên quân năm 1999 tại Nam Tư, và bởi Hoa Kỳ tại Afghanistan từ năm 2001. Hai chiến thắng trong không chiến đã được những chiếc F-16 của Không quân Mỹ thực hiện trong Chiến dịch Giám sát Miền nam,[17] bốn tại Bosnia, và hai trong Chiến dịch Lực lượng Liên quân (một bởi chiếc F-16 thuộc Không quân Hoàng gia Hà Lan bắn hạ một chiếc MiG-29 của Serbia bằng một quả tên lửa AMRAAM).

Năm 2002, một biệt đội thuộc ba quốc gia được gọi là Các Lực lượng Không quân châu Âu Tham chiến gồm 18 chiếc F-16 của Đan Mạch, Hà Lan và Na Uy đã được triển khai tại Căn cứ Không quân Manas tại Kyrgyzstan với vai trò bảo vệ hỗ trợ cho Chiến dịch Tự do Bền vững tại Afghanistan.

Những chiếc F-16 của Hoa Kỳ cũng đã tham gia vào Cuộc tấn công Iraq 2003. Một chiếc F-16 đã lao xuống đất tháng 6 năm 2003 trong lãnh thổ Iraq vì hết nhiên liệu.

Ngày 7 tháng 6 năm 2006, những chiếc F-16 đã thực hiện hai cuộc tấn công giết chết Abu Musab Al-Zarqawi, lãnh đạo Al-Qaeda tại Iraq, với hai quả bom 500 lb phá hủy ngôi nhà trú ẩn của al-Qaeda nơi hắn đang ở trong.

Những chiếc F-16 của Israel được tin là đã tham gia vào cuộc Chiến tranh Liban 2006, bởi chiếc máy bay này được ghi nhận đã đóng vai trò máy bay ném bom chính cho Các lực lượng Phòng vệ Israel. Vai trò chính xác của những chiếc F-16 trong cuộc xung đột này không được tiết lộ ra công chúng cho tới cuối tháng 6 năm 2006 nhưng được cho là rất lớn. Một chiếc F-16 I của Các lực lượng Phòng vệ Israel được thông báo đã đâm xuống đất ngày 19 tháng 7 khi một trong những chiếc lốp của nó phát nổ khi cất cánh tại một căn cứ quân sự tại Negev Liban. Phi công đã thoát ra an toàn và không có thiệt hại nhân mạng dưới mặt đất. [cần dẫn nguồn]

Từ tháng 2 năm 2006, tám chiếc thuộc Không quân Hoàng gia Hà Lan, và bốn chiếc thuộc Không quân Hoàng gia Na Uy đã hỗ trợ các lực lượng ISAF dưới mặt đất tại các tỉnh miền nam Afghanistan. Biệt đội này được gọi là Phi đội Không quân Viễn chinh Tham chiến châu Âu Hà Lan-Na Uy (1 NLD/NOR EEAW). Lưu trữ 2008-05-27 tại Wayback Machine Ngày 31 tháng 8 một phi công thuộc Không quân Hoàng gia Hà Lan đã thiệt mạng khi chiếc máy bay của anh ta đâm xuống đất tại tỉnh Ghazni.

Ngày 27/2/2019, theo nguồn tin từ phía Ấn Độ thì 8 tiêm kích Ấn Độ và 24 chiến đấu cơ Pakistan đã tham gia trận không chiến lớn nhất từ năm 1971 giữa hai nước. Đội hình của Pakistan gồm 8 tiêm kích F-16, 4 chiến đấu cơ Mirage III, 4 máy bay JF-17 cùng 8 phi cơ hộ tống, trong khi Ấn Độ đã triển khai 4 tiêm kích hạng nặng Su-30MKI, hai chiến đấu cơ Mirage 2000 cải tiến và hai máy bay MiG-21 nâng cấp (MiG-21 Bison) để đánh chặn. Ấn Độ cũng tuyên bố chiếc MiG-21 của Thượng tá Abhinandan Varthaman đã dùng tên lửa Vympel R-73 bắn rơi 1 tiêm kích F-16 của Pakistan, ngay sau đó một tên lửa đối không tầm trung AIM-120 AMRAAM phóng từ 1 chiếc F-16 khác đã đánh trúng chiếc MiG-21 của Varthaman, buộc phi công này phải nhảy dù[18] Đây được coi là một bất ngờ lớn, khi mà MiG-21 với tuổi đời 50 năm (dù đã được nâng cấp) nhưng vẫn có thể bắn hạ được 1 chiếc tiêm kích hiện đại thế hệ 4 do Mỹ chế tạo. Nhà báo Italia David Cenciotti, người điều hành trang web The Aviationist nổi tiếng, bình luận: "Nếu được xác nhận thì thông tin đó đúng là rất đáng quan tâm, bởi một lần nữa chứng tỏ rằng, khi giao chiến trên không, không phải lúc nào phương tiện hiện đại hơn, uy lực hơn (trong trường hợp này là F-16 Block 52) cũng đều sẽ giành chiến thắng. Nhiều yếu tố khác cần phải được xem xét tới: Kỹ thuật của phi công, sự yểm trợ từ các phương tiện khác (gồm cả máy bay chiến đấu và cảnh báo sớm trên không), radar mặt đất... MiG-21 Bison là phiên bản nâng cấp từ mẫu MiG-21 cơ bản do Nga chế tạo. Mặc dù thiết kế của nó đã lỗi thời, nhưng khả năng linh hoạt và tăng tốc của nó cùng kính ngắm gắn trên mũ phi công kết hợp với tên lửa không đối không R-73 là những yếu tố biến MiG-21 trở thành đối thủ đáng sợ thực sự, ngay cả với những tiêm kích hiện đại hơn..."[19]

Tạp chí Foreign Policy đưa tin rằng phía Mỹ đã tiến hành kiểm tra F-16 theo yêu cầu của Pakistan và xác nhận không thiếu chiếc nào, trái với tuyên bố của không quân Ấn Độ rằng họ đã bắn hạ một chiếc.[20][21] Tuy nhiên, mấy ngày sau đó, nhiều tờ báo Ấn Độ như Defense world, Asianage và Hindustan Times tuyên bố rằng phát ngôn viên Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ nói họ không có cuộc điều tra nào về số lượng máy bay F-16 của Pakistan để xác định xem nước này có bị mất một chiếc trong trận không chiến với Ấn Độ vào ngày 27/2 hay không[22][23][24]. Theo Washington Post thì giống như Lầu năm góc, Bộ Ngoại giao vẫn chưa đưa ra bất kỳ tuyên bố công khai nào về số lượng F-16 của Pakistan, vì thế không thể khẳng định hay phủ định được nguồn tin của Tạp chí Foreign Policy.[25]

Phía Ấn Độ thì đưa ra những hình ảnh hiển thị radar chưa được bên thứ 3 kiểm chứng nhằm chứng minh rằng chiếc F-16 của Pakistan đã bị bắn rơi[26], theo đó 1 máy bay cảnh báo sớm trên không của Ấn Độ đã xác định được tín hiệu của 3 chiếc F-16 và thấy một trong số đó đã biến mất hoàn toàn sau trận không chiến[27] Tuy nhiên Pakistan đưa ra mảnh vỡ của 4 quả tên lửa của MiG-21 với đầu dò và động cơ để bác bỏ tuyên bố của phía Ấn Độ, bởi tiêm kích MiG-21 Bison trong biên chế không quân Ấn Độ chỉ mang được tối đa 4 tên lửa trong một lần xuất kích và Pakistan căn cứ vào đó để khẳng định chiếc MiG-21 của Ấn Độ chưa kịp phóng tên lửa khi bị bắn hạ.[28] Phát ngôn viên quân đội Pakistan, Thiếu tướng Asif Ghafoor nói với các phóng viên ở Rawalpindi: "Trong thời đại ngày nay, việc che giấu máy bay bị bắn rơi là không thể."[29] Theo báo the Driver thì phía Ấn Độ chưa cung cấp được bằng chứng nào về vụ bắn hạ F-16 ngoài sự biến mất của F-16 trên màn hình radar. Địa hình đồi núi và sự lộn xộn trên mặt đất có thể tạm thời che giấu hiển thị F-16 trên radar, và không có dấu hiệu cho thấy Pakistan đã tổ chức cứu hộ để tìm kiếm phi công của chiếc F-16 nào. Cũng không có bằng chứng hình ảnh hoặc video, thậm chí là hình ảnh chưa được xác nhận từ những người ngoài cuộc về bất kỳ vị trí va chạm nào khác, ngoài MiG-21 sau trận chiến[30]. Phía Pakistan cũng tuyên bố loại máy bay đã bắn hạ chiếc MiG-21 của Ấn Độ không phải là F-16, mà là loại máy bay JF-17 Thunder rẻ tiền, sản phẩm hợp tác chế tạo giữa Trung Quốc và Pakistan[31] JF-17 là 1 máy bay chiến đấu hạng nhẹ giả rẻ, có kích cỡ tương đương F-16 và chỉ được lắp loại động cơ của dòng MiG-29 nổi tiếng vì hiệu suất kém, radar của máy bay có tầm hoạt động không lớn hơn radar của các bản MiG-21 nâng cấp là bao cộng thêm tốc độ và khả năng leo cao cũng thua kém MiG-21.[32]

Để chứng minh rằng thực sự F-16 đã bị rơi, Ấn Độ đã lấy chính mảnh xác tên lửa Pakistan bắn rơi MiG-21 của mình ra để minh họa ngược lại rằng MiG-21 Bison đã tiêu diệt thành công F-16 và nếu mảnh tên lửa găm vào máy bay bị rơi là tên lửa AIM-120 thì máy bay đó phải là F-16 chứ không thể nào là JF-17 do các tiêm kích JF-17 mà Không quân Pakistan sử dụng đều được tích hợp tên lửa do Trung Quốc sản xuất. Việc Không quân Pakistan cho biết JF-17 đã bắn rơi MiG-21 chứ không phải F-16 rất có thể để nhằm tránh sự trừng phạt của Mỹ, vì Washington chưa chấp nhận cho Islamabad mang F-16 sử dụng nhiệm vụ nào ngoài chống khủng bố.[33]