Chiếc Phantom đã phục vụ cho không quân của nhiều nước, bao gồm Australia, Ai Cập, Đức, Anh Quốc, Hy Lạp, Iran, Israel, Nhật Bản, Tây Ban Nha, Hàn Quốc và Thổ Nhĩ Kỳ. Ngoài ra còn có một chiếc được sử dụng bởi một tổ chức phi lợi nhuận Hoa Kỳ Collings Foundation trong các cuộc triển lãm "lịch sử sống".

Australia

Vào năm 1963, McDonnell đề nghị cho Không quân Hoàng gia Australia một kiểu F-4C nhưng được trang bị động cơ turbo phản lực SNECMA Atar-9 đang được sử dụng trên những chiếc máy bay tiêm kích Dassault Mirage III-O của họ. Cho dù Không quân Hoàng gia Australia đã chọn chiếc General Dynamics F-111C thay vào đó, những sự chậm trễ trong sản xuất buộc họ phải thuê 24 chiếc USAF F-4E của Không quân Hoa Kỳ từ năm 1970 đến năm 1973. Chiếc Phantom được ưa chuộng đến mức Không quân Hoàng gia Australia trong thực tế đã cân nhắc đến việc lựa chọn chiếc F-4E. Tuy nhiên, việc sử hữu chiếc Phantom đòi hỏi phải giải thể ít nhất một phi đội Dassault Mirage III để có thể cung cấp đội bay cần thiết (đội bay của Phi đoàn 82 được chuyển sang lái F-111). Đã có một chiếc F-4E bị mất trong một tai nạn khi phục vụ trong Không quân Australia bên trên Evans Head, New South Wales.[13]

Ai Cập

Mặc dù ban đầu Không quân Ai Cập quan tâm đến kiểu máy bay F-5 Tiger II, đến năm 1979 họ đã mua 35 chiếc F-4E cũ của Không quân Hoa Kỳ trước đây cùng với một số tên lửa Sparrow, Sidewinder, và AGM-65 Maverick trị giá 594 triệu Đô la Mỹ như là một phần của chương trình Peace Pharaoh. Người Ai Cập đã quen với những chiếc máy bay tiêm kích Xô Viết MiG đơn giản và nhận thấy rằng Phantom là một cơn ác mộng về bảo trì, và chỉ có chín máy bay còn trong tình trạng bay được vào đầu những năm 1980.[13] Một chương trình huấn luyện nghiêm ngặt đã giải quyết được đa số các khó khăn vào năm 1985. Có thêm tám máy bay dư thừa của Không quân Mỹ được mua thêm vào năm 1988, cùng với ba chiếc thay thế cho những máy bay bị tai nạn.

Cộng hòa Liên bang Đức

Ban đầu Không quân Đức đặt mua phiên bản trinh sát RF-4E vào năm 1969. Một trong những chiếc máy bay này được gắn thiết bị ELINT (ELectronic Signals INTelligence: Tình báo tín hiệu điện tử) và bay trong chương trình Peace Trout. Vào năm 1982, những chiếc RF-4E nguyên thủy không được vũ trang được giao thêm vai trò phụ tấn công mặt đất qua việc biến cải bởi hãng Messerschmitt-Bölkow-Blohm. Những chiếc RF-4E của Không quân Đức được trang bị cho hai không đoàn trinh sát chiến thuật, mỗi đơn vị gồm hai phi đội (AG51 và AG52) và đã lần lượt được nghỉ hưu, thay thế bằng máy bay Tornado RECCE vào năm 1994.

Để lấp vào chỗ trống giữa chiếc F-104 Starfighter và chiếc Panavia Tornado, vào năm 1973 Không quân Đức đã mua phiên bản F-4F nhẹ và đơn giản hơn với radar APG-120 tính năng kém hơn, không có khả năng tiếp nhiên liệu trên không hay trang bị tên lửa AIM-7 Sparrow, trong chương trình Peace Rhine. Các khả năng tiếp nhiên liệu trên không, bắn được tên lửa AGM-65B Maverick và AIM-9 Sidewinder phiên bản L, cũng như động cơ không khói được bổ sung thêm vào giữa những năm 1980. Vào năm 1983, Đức đưa ra chương trình ICE (tăng cường hiệu quả chiến đấu) trang bị cho 110 chiếc F-4F kiểu radar AN/APG-65 như được sử dụng trên chiếc máy bay F/A-18 Hornet, bổ sung khả năng bắn tên lửa AIM-120 AMRAAM và tuyến dữ liệu kỹ thuật số Mil-Std 1553. Những chiếc F-4F được nâng cấp ICE bắt đầu đưa vào hoạt động vào năm 1992.[7] Điểm đáng để ý là có 24 chiếc F-4F của Đức được Không đoàn Tiêm kích Chiến thuật 49 Không quân Hoa Kỳ sử dụng tại Căn cứ Không quân Holloman để huấn luyện các đội bay Không quân Đức cho đến năm 2002. Những máy bay này mang phù hiệu của Không quân Mỹ vì những lý do bảo hiểm, nhưng có thêm một lá cờ Đức trên cánh đuôi đứng. Vào năm 1975, Đức cũng nhận được mười máy bay F-4E để huấn luyện tại Mỹ. Vào cuối những năm 1990, những máy bay này được ngưng phục vụ, một số được tháo dỡ tại Mỹ trong khi những chiếc khác quay về Đức và được sử dụng trong việc huấn luyện bảo trì.

Những chiếc F-4F được nâng cấp ICE được mong đợi sẽ tiếp tục phục vụ cho đến khi Không đoàn Tiêm kích JG-71 "Richthofen" chuyển sang sử dụng Eurofighter Typhoon vào năm 2012. Không đoàn Tiêm kích JG-73 "Steinhoff" đã cho nghỉ hưu chiếc F4-F cuối cùng vào năm 2002 và được thay thế bởi những chiếc Eurofighter vào năm 2003, trong khi việc thay thế những chiếc F-4F tại Không đoàn Tiêm kích JG-74 đang được tiến hành và chiếc F-4F cuối cùng sẽ rời khỏi Không đoàn vào tháng 3 năm 2008. Các không đoàn F4-F còn lại đã được giải thể mà không được thay thế trong những năm 1990 và đầu những năm 2000. Loại máy bay này đã chính thức bị loại khỏi biên chế không quân Đức vào cuối tháng 6 năm 2013.

Ngoài những yếu kém tự nhiên do bản thân thiết kế, khuyết điểm lớn nhất của những chiếc F-4F (dù đã được nâng cấp ICE) là thiếu hệ thống nhận diện bạn thù (IFF) và khả năng MIDS (hệ thống phân phối thông tin đa chức năng) không hiện hữu. Trong những kịch bản bên ngoài tầm nhìn thấy, chúng phải dựa trên khả năng nhận diện mục tiêu của những máy bay AWACS (cảnh báo và chỉ huy trên không) vốn phải liên lạc dựa trên cơ sở giọng nói thông thường. Điều này cùng với số lượng ít tên lửa AIM-120B được mua (96) và kiểu radar APG-65 đã lạc hậu làm cho nó chỉ phù hợp cho một hệ thống phòng thủ.

Hy Lạp

Vào năm 1971, Không quân Hy Lạp đã mua những chiếc F-4E và RF-4E Phantom mới. Những chiếc RF-4E và F-4E dư ra của Không quân Đức và Không lực Vệ binh Quốc gia Hoa Kỳ được cho vào đầu những năm 1990. Nhiều chiếc máy bay được cải tiến thành tiêu chuẩn F-4G Wild Weasel V và trang bị tên lửa chống bức xạ AGM-88 HARM. Tiếp theo sau thành công của chương trình ICE của Đức, vào ngày 11 tháng 8 năm 1997, DaimlerChrysler Aerospace của Đức nhận được hợp đồng nâng cấp 39 máy bay lên giống như tiêu chuẩn Peace Icarus 2000. Việc nâng cấp bao gồm một radar AN/APG-65GY, hệ thống dẫn đường Honeywell H-764G kết hợp một hệ thống dẫn đường quán tính laser (LINS), hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GPS), và hệ thống Elbit máy tính cụm đa chức năng (MMRC), cụm LITENING (hệ thống định vị mục tiêu bằng hồng ngoại và laser), và khả năng phóng tên lửa không-đối-không AIM-120 AMRAAM và vũ khí từ xa AGM-130.[5]

Iran

Trong những thập niên 1960 và 1970, Vương quốc Iran vốn thân Mỹ vào lúc đó đã đặt mua 225 chiếc F-4D, F-4E và RF-4E Phantom. Những chiếc Phantom Iran đã hoạt động trong cuộc Chiến tranh Iran-Iraq trong những năm 1980.

Giống như tình trạng những chiếc F-14 Tomcat, nhiều chiếc F-4 Iran từ đó bị hao mòn và thiếu phụ tùng thay thế. Những chiếc máy bay còn lại được tin là được hưởng lợi trong việc vận chuyển lén lút phụ tùng từ Israel và Hoa Kỳ (trong sự kiện Iran-Contra), cũng như là từ các linh kiện và vũ khí nội địa được thiết kế tại chỗ hay sao chép, và tích hợp các kỹ thuật của Liên Xô cũ và Trung Quốc.[7] Những chiếc F-4 Iran được Không quân Cộng hòa Hồi giáo Iran sử dụng và duy trì được hoạt động nhờ việc đại tu và bảo trì bởi công nghiệp hàng không Iran.

Israel

Không quân Israel là lực lượng nước ngoài sử dụng Phantom nhiều nhát, bay cả những máy bay mới và máy bay cũ của Không quân Mỹ, cũng như nhiều phiên bản trinh sát đặc biệt chiếc một. Chiếc F-4E đầu tiên, tên lóng Kurnass (búa tạ), và chiếc RF-4E, tên lóng Orev (quạ đen), được giao vào năm 1969 trong chương trình Peace Echo I. Những chiếc Phantom bổ sung đến trong những năm 1970 trong các chương trình từ Peace Echo II đến Peace Echo V và chương trình Nickel Grass. Những chiếc Phantom Israel đã tham gia chiến đấu rộng rãi trong các cuộc đối đầu Ả-rập-Israel, đầu tiên là trong cuộc Chiến tranh Tiêu hao. Chiến công không chiến đầu tiên của chiếc Kurnass là vào ngày 11 tháng 11 năm 1969 bắn rơi một chiếc MiG-21 "Fishbed" của Ai Cập. Tổn thất không chiến đầu tiên, cũng do một chiếc MiG-21, xảy ra vào ngày 2 tháng 4 năm 1970. Trong suốt quá trình đối đầu, Không quân Israel thông báo đã có được 116 chiến công không chiến đổi lại 56 chiếc bị tổn thất, hầu hết là do hỏa lực mặt đất.[13]

Những chiếc F-4 Israel đã trải qua một chương trình nâng cấp rộng rãi nhằm thích nghi với những vũ khí và thiết bị điện tử nội địa. Trong những năm 1980, Israel bắt đầu chương trình hiện đại hóa Kurnass 2000 trong đó đã nâng cấp đáng kể hệ thống điện tử, bao gồm radar APG-76 và buồng lái có các màn hình hiển thị đa chức năng và HOTAS, và bổ sung thêm khả năng phóng tên lửa Popeye. Máy bay Kurnass 2000 bay chuyến bay đầu tiên vào ngày 11 tháng 8 năm 1987 và bắt đầu đưa vào sử dụng từ ngày 5 tháng 2 năm 1991, có thể nhận biết do những đường ván nhỏ trên lỗ hút khí và một vòi tiếp nhiên liệu trên không kiểu "vòi và phểu" cắm trực tiếp vào lỗ tiếp nhiên liệu trên lưng máy bay. Israel cũng tạo ra một phiên bản trang bị động cơ Pratt & Whitney PW1120 đã bay chuyến bay đầu tiên vào ngày 30 tháng 7 năm 1986. Chiếc máy bay có khả năng siêu lướt, có tỉ lệ lực đẩy/khối lượng tốt hơn 17%, tốc độ duy trì lượn vòng tốt hơn 15%, tốc độ lên cao lớn hơn 36%, gia tốc tốt hơn 27%, tất cả đều với hiệu quả nhiên liệu tốt hơn. Nó được trưng bày tại cuộc Triển lãm Hàng không Paris năm 1987, nhưng chi phí của kế hoạch xem ra quá đắt so với một khung máy bay đã già cỗi, nên chương trình đã không được thực hiện.[5] Chiếc F-4 cuối cùng của Israel đã được cho nghỉ hưu vào ngày 12 tháng 5 năm 2004.

Nhật Bản

Vào năm 1968, lực lượng Không quân Phòng vệ Nhật Bản đã mua 140 chiếc F-4EJ Phantom. Những cuộc tranh luận chính trị nổ ra quanh vấn đề một lực lượng "tự vệ" lại được trang bị những chiếc "máy bay ném bom", nên các khả năng tiếp nhiên liệu trên không và tấn công mặt đất được tháo bỏ (các khả năng tấn công mặt đất được phục hồi trong những lần nâng cấp sau đó). Mitsubishi đã chế tạo 138 chiếc theo giấy phép nhượng quyền tại Nhật Bản, và có thêm 14 chiếc trinh sát không vũ trang RF-4E được nhập khẩu. Trong số đó, 96 chiếc F-4EJ đã được cải tiến theo tiêu chuẩn F-4EJ Kai (改,"Cải biến") với hệ thống dẫn đường quán tính laser, radar APG-66J và các nâng cấp cho hệ thống điện tử khác. 17 chiếc F-4EJ được trang bị cụm trinh sát chụp ảnh tầm xa LOROP và được cải biến thành máy bay trinh sát. Những chiếc máy bay này cũng được nâng cấp tương tự F-4EJ Kai thành kiểu RF-4EJ.

Tính đến năm 2007, Nhật Bản đang có một đội bay 90 chiếc F-4 đang hoạt động. Các cuộc thương lượng đang được thực hiện nhằm thay thế chúng bằng kiểu máy bay Eurofighter Typhoon (theo thông tin trên tờ Financial Times vào tháng 3 năm 2007), vì việc xuất khẩu chiếc F-22 Raptor tiên tiến nhất của Mỹ vẫn còn đang bị cấm. Đến tháng 6 năm 2007, Lockheed Martin công bố rằng công ty của họ đã được trao hợp đồng trang bị nhiều chiếc F-15 trang bị cụm radar khẩu độ tổng hợp. Những chiếc F-15 này sẽ được sử dụng trong vai trò trinh sát, và Không quân Phòng vệ Nhật Bản sẽ cho nghỉ hưu những chiếc RF-4EJ của họ.[15]

Hàn Quốc

Không quân Cộng hòa Hàn Quốc đã mua lô đầu tiên những chiếc F-4D Phantom cũ của Không quân Hoa Kỳ vào năm 1968 trong chương trình Peace Spectator, và việc giao hàng được tiếp tục cho đến năm 1988. Chương trình Peace Pheasant II cũng cung cấp những chiếc máy bay được chế tạo mới và cả những máy bay F-4E cũ của Không quân Mỹ. Vào năm 1993, Không quân Hàn Quốc đã xem xét một chương trình nâng cấp cho 38 chiếc F-4E đang hoạt động, nhưng chỉ thực hiện việc nâng cấp kéo dài thời hạn sử dụng ít tốn kém hơn và bổ sung cụm định vị mục tiêu quang-điện tử Pave Tack cùng kiểu tên lửa không-đối-đất AGM-142 Have Nap.

Tây Ban Nha

Không quân Tây Ban Nha sở hữu lô đầu tiên những chiếc F-4C Phantom cũ của Không quân Hoa Kỳ vào năm 1971 trong chương trình Peace Alfa. Được đặt tên là C.12, những chiếc máy bay này được cho nghỉ hưu vào năm 1989. Cùng thời gian này, Không quân Tây Ban Nha cũng nhận được một số chiếc RF-4C cũ của Không quân Hoa Kỳ, đặt tên là RC.12. Trong những năm 1995-1996, những máy bay này được nâng cấp đáng kể về hệ thống điện tử, bao gồm radar APQ-172 và hệ thống dẫn đường quán tính bằng con quay hồi chuyển laser.

Thổ Nhĩ Kỳ

Không quân Thổ Nhĩ Kỳ nhận được những chiếc Phan tom đầu tiên vào năm 1974 trong chương trình Peace Diamond III, và được tiếp nối bằng những chiếc máy bay cũ của Không quân Hoa Kỳ trong chương trình Peace Diamond IV. Vào năm 1995, IAI của Israel đã áp dụng việc nâng cấp tương tự như tiêu chuẩn Kurnass 2000 trên 54 chiếc F-4E của Thổ Nhĩ Kỳ. Được đặt tên là Terminator 2020, chiếc máy bay được tối ưu hóa cho các phi vụ tấn công mặt đất với tên lửa AGM-142 Popeye/Have Nap, cụm định vị mục tiêu Litening-II, và khả năng mang các kiểu tên lửa AGM-65D/G Maverick, AGM-88 HARM, bom GBU-8 HOBOS, bom dẫn đường bằng laser, bom thông thường và bom chùm cho các phi vụ tấn công mặt đất, trong khi vẫn giữ lại khả năng phóng các tên lửa không-đối-không AIM-7 Sparrow và AIM-9 Sidewinder. Nó cũng có khả năng trang bị cụm định vị mục tiêu Pave Spike và rocket mọi cỡ. Khả năng phóng tên lửa không-đối-không AIM-120 AMRAAM không bao gồm trong chương trình nâng cấp Terminator 2020, vì nhấn mạnh đến vai trò không-đối-đất của chiếc máy bay. Việc nâng cấp bao gồm kiểu radar tiên tiến ELTA EL/M-2032 với khả năng tìm kiếm và giải cứu, rút ra từ kỹ thuật sử dụng trên chiếc máy bay trình diễn IAI Lavi vào đầu những năm 1990 đã bị hủy bỏ.[5] Cho dù chương trình nâng cấp Terminator 2020 phần lớn dựa trên dự án Kurnass 2000 của IAI, nó bao gồm nhiều cải tiến trong nhiều khía cạnh như hệ thống hiển thị trước mặt Kaiser/E1-OP, HOTAS, INS/GPS, MFD, hệ thống liên lạc UHF/VHF mã hóa, DTC, bộ chiến tranh điện tử mới, radar cảnh báo radar mới, bộ phát pháo sáng, bộ gây nhiễu phòng thủ Elisra SPS, cụm Elisra ALQ-119 được nâng cấp tương thích thế hệ SAM hai chữ số, dây dẫn mới, cải tiến cấu trúc và nâng cấp động cơ General Electric J79.

Anh Quốc

Anh Quốc đã mua những chiếc F-4 để sử dụng cùng Không quân Hoàng gia Anh và Không lực Hải quân Hoàng gia Anh do việc hủy bỏ các đề án phát triển máy bay nội địa như BAC TSR-2 và Hawker Siddeley P.1154. Các phiên bản Anh Quốc dựa trên kiểu F-4J của Hải quân Mỹ và được đặt tên tương ứng là F-4K và F-4M, chúng được đưa vào hoạt động dưới tên gọi FG 1 và FGR 2 để thay thế những chiếc Hawker Hunter và de Havilland Sea Vixen. Những chiếc Phantom Anh Quốc được trang bị kiểu động cơ turbo quạt ép Rolls-Royce Spey to và mạnh hơn với lực đẩy có đốt sau là 20.515 lbf (91,25 kN) mỗi chiếc nhằm cải thiện tính năng bay lúc cất cánh, và nhiều hệ thống được thay thế bằng thiết bị tương đương do Anh sản xuất. Động cơ to hơn đã đòi hỏi phải có lượng khí nạp nhiều hơn, nên cửa hút gió được mở rộng thêm 20%, và nó có tốc độ tối đa và tính năng bay ở tầm cao được cải thiện. Tầm bay xa cũng được tăng cường do kiểu động cơ turbo quạt ép có hiệu quả nhiên liệu tốt hơn. Những chiếc Phantom của Không lực Hải quân Hoàng gia được trang bị càng đáp bánh trước kiểu nhún kép có thể kéo dài thêm 102 cm (40 inch), giúp gia tăng góc tấn khi cất cánh cần thiết để hoạt động khi được phóng từ tàu sân bay Anh Quốc HMS Ark Royal nhỏ hơn. Chiếc nguyên mẫu Anh Quốc YF-4K bay chuyến bay đầu tiên vào ngày 27 tháng 6 năm 1966, và được tiếp nối bằng chiếc YF-4M vào ngày 17 tháng 2 năm 1967.

Đơn đặt hàng của Không lực Hải quân Hoàng gia Anh bị cắt giảm do loại bỏ bớt số tàu sân bay của Hải quân Hoàng gia Anh. Hậu quả là hầu hết trong số 160 chiếc Phantom Anh Quốc hoạt động trong Không quân Hoàng gia Anh trong vai trò tấn công mặt đất và đánh chặn tầm xa. Vào cuối những năm 1970, những chiếc Phantom của Không quân Hoàng gia Anh được thay thế bởi những chiếc SEPECAT Jaguar trong vai trò tấn công mặt đất và những chiếc Phantom của Hải quân Hoàng gia được chuyển cho Không quân Hoàng gia. Sau Chiến tranh đảo Falkland, lực lượng Phantom tiêu chuẩn Anh Quốc được bổ sung thêm 15 chiếc F-4J nguyên của Hải quân Hoa Kỳ được nâng cấp, được đặt tên là F-4J(UK) khi phục vụ trong Không quân Hoàng gia, nhằm bù đắp cho một phi đội được bố trí đến quần đảo này.[7]

15 chiếc máy bay được chọn là tốt nhất trong số những chiếc được dự trữ tại Căn cứ Không quân Davis-Monthan, và chúng được nâng cấp lên một mức hầu như ngang bằng với phiên bản F-4S. Khác biệt chủ yếu là việc thiếu mất các cánh phụ mép trước chiến đấu, bị Không quân Hoàng gia Anh xem là một "nguồn của lực cản" và không yêu cầu. Điều này cũng giúp đơn giản hóa việc huấn luyện các đội bay, vì kiểu cánh phụ này không được trang bị cho các kiểu máy bay khác của Không quân Hoàng gia. Chiếc F-4J(UK) được giao đến Căn cứ Không lực Hải quân North Island vào ngày 2 tháng 8 năm 1984, và từ đây các đội bay Không quân Hoàng gia lái chúng về Anh Quốc. Chiếc máy bay được đại tu toàn bộ và được trang bị radar AWG-10B, động cơ không khói và có khả năng mang tên lửa Skyflash. Chúng được đưa vào hoạt động cùng Phi đội 74 Không quân Hoàng gia trú đóng tại Căn cứ Wattisham. Chiếc máy bay được các đội bay ưa thích và được đánh giá chung là tốt hơn những chiếc F-4 trang bị động cơ Spey. Chúng có tốc độ lên cao chậm hơn do động cơ yếu hơn, nhưng chúng cũng nhẹ hơn 760 kg và có khả năng đạt đến tốc độ Mach 2,3 so với 2,1 ở tầm cao. Khả năng hoạt động của radar cũng được các phi công ca ngợi. Cho dù đã cũ và thiếu mất các cánh phụ mép trước, những máy bay này đã phục vụ tốt cho đến khi được thay thế vào năm 1991.[16]

Những chiếc máy bay tiêm kích đánh chặn Phantom đã được thay thế bởi kiểu Panavia Tornado F3. Chiếc Phantom Anh Quốc cuối cùng được cho nghỉ hưu vào năm 1993 do ảnh hưởng bởi chính sách cắt giảm ngân sách quân sự.[5]