F-35A Vanlig CTOL-variant (Conventional Take Off and Landing). Basert på rollen F-16 har i dag. Den eneste varianten med innebygget 25 mm gatling. Dette er varianten som Luftforsvaret opererer. Anbefalt rullebanelengde er 2440 m, men det er mulig å ta av og lande på kortere rullebaner dersom flyet bærer mindre drivstoff og nyttelast. Det norske luftforsvaret og enkelte andre land har tatt i bruk bremseskjermer for landing på korte baner med is. F-35B STOVL-variant (Short Take Off, Vertical Landing) som brukes på blant annet amfibiekrigsskip/små hangarskip hvor det tas av fra svært kort rullebane. I tillegg kan F-35B lande vertikalt. Basert på rollen Harrier-flyene har i dag. Denne versjonen har dreibar dyse, en styredyse i hver vinge, og en løftevifte bak cockpit. F-35C Hangarskipoperert CATOBAR-variant. Basert på rollen F-18 har i dag. Denne versjonen har blant annet større vingeoverflate som gjør at den kan ta av og lande ved lavere hastigheter på hangarskip. Sammen med økt drivstoffkapasitet gir dette vesentlig større rekkevidde. Understellet og skroget er forsterket for å tåle belastningene ved å operere fra hangarskipdekket. F-35C har som alle andre CATOBAR-fly en krok i underkant av halen, som hekter i vaiere for å bremse flyet ved landing. F-35I F-35A med israelske modifikasjoner. En senior i det israelske luftforsvaret uttalte offisielt «at flyene vil bli kalt F-35I da det vil være unike israelske funksjoner installert i dem». USA vil ikke tillate integrering av Israels egne elektroniske krigføringssystemer i flyets innebygde elektronisk system, men en «plug and play»-funksjon til hovedsystemet vil tillate bruk av israelsk teknologi i tillegg til basisfunksjonaliteten. Israel vil kunne plassere egen, ekstern jammingpod og planlegger å installere egne luft-til-luft-raketter og bomber i F-35s interne våpenlagre.