作為美國在60年代服役的先進戰鬥機，F-4“鬼怪”在當時絕對是先進戰機的代表，它不僅參與了許多實戰，後續也進行了多方面的改進更新，不少國家在本世紀初依然裝備，不過我們今天要介紹的并不是這些服役機型，而是兩款不一樣的實驗機型，分别是帶有可變後掠翼的F-4(FV)S和鴨翼結構的YF-4E。
F-4(FV)S是1966年提出的設計，它被計劃用來替換艦載型F-111B戰鬥機，并作為F-14“雄貓”艦載機的便宜替代品。戰機有兩個版本，一種是基于F-4J發展的F-4(FV)S，另一種是基于F-4M發展的F-4M(FV)S，這些飛機計劃在70年代初進行飛行測試，随後開展生産工作。
因為是基于現有的戰鬥機，是以安裝可變後掠翼的戰鬥機将與原戰鬥機之間保有較高的零部件通用性能，有利于降低造價和使用成本。最明顯的變化就是安裝可變後掠機翼，F-4前幾個型号因為設計思路問題刻意追求高速性能，想利用高速性能避開近距離纏鬥和防空飛彈，是以低速狀态下操控性較差，後續幾個型号優化了這個缺陷，可是付出的代價是弱化了高速性能。
可變後掠翼的運用雖然讓戰機内部結構更複雜，不過兼顧了不同速度下的氣動需求，例如F-4J(FV)S的機翼可以在19°~70°後掠角之間變化，後緣安裝新的擾流闆和襟翼，不僅如此，原本下垂的尾翼也改為水準。
發動機也要替換，F-4M(FV)S安裝勞斯萊斯 RB-168-27R 渦扇發動機，F-4(FV)S安裝通用電氣 G31/10S092B，其他方面的改動還有強化起落架、增加機内油箱容量等。
以F-4J(FV)S為例，它的飛行性能全面高于F-4J型戰鬥機，更慢的着陸速度，更高的升限以及更小的轉彎半徑等等。不過可變後掠翼飛機還是沒有獲勝，F-4J(FV)S在和F-14的競争中落敗，F-4M(FV)S原本提供給英國皇家空軍，因為英國擔心影響“狂風”戰鬥機的研發也拒絕了。
YF-4E是一種70年代的實驗機，對一些F-4系列的後續機型以及其他戰鬥機産生了影響，它主要進行高操縱性能測試，在機翼前緣翼根上方安裝了一對鴨翼，鴨翼擁有20°的可動範圍，其他實驗還有前緣縫翼、電傳動系統、随控布局等。
YF-4E總共有3架，其中兩架用F-4C修改而來，一架用YRF-4C修改而來，原型機之一在1979年存放于博物館，以它為基礎直接發展出了F-4E戰鬥機，這是一種安裝了M61 20毫米機炮的制空型戰鬥機，有很強的空戰能力和對地攻擊能力，載彈能力僅次于F-15戰鬥機，當然了，這一切都跟YF-4E的實驗有着密切關系。