Программа летных испытаний 14 опытных истребителей F-35 была первоначально рассчитана на 15000ч, нос целью экономии средств и времени ее сократили до 10185 ч. Всего предполагается совершить 5700 полетов. Сокращение программы испытаний, по словам представителей фирмы "Локхид Мартин", не повлечет за собой каких- либо ухудшений качества испытаний либо повышения степени технического риска. Первый полет опытного самолета F-35A в варианте для ВВС США запланирован на октябрь 2005 г.. но представители фирмы полагают, что есть возможность начать испытания досрочно, не позднее 28 августа 2005 г. Варианты F-35B и F-35C должны совершить первые полеты, соответственно, в первой и во второй половине 2006 г.
Для выдерживания графика постройки опытных самолетов фирме "Локхид Мартин" необходимо будет четко организовать работу нескольких тысяч подрядчиков и субподрядчиков, находящихся в США и других странах. Всего для летных испытаний планируется построить пять самолетов F-35A. четыре – F-35B и пять – F-35C. Модификации F-35B (для корпуса морской пехоты) и F-35C (для ВМС) будут сначала проходить испытания в Патаксент-Ривсре (шт. Мериленд), а самолеты F-35A (для ВВС) – на авиабазе Эдварде. Затем все самолеты будут перебазированы на авиабазу Эдварде, где пройдут испытания с имитацией отказа двигателя и на пилотирование на больших углах атаки. Испытания на боевое применение будут осуществляться на авиабазе ВМС в Пойнт-Мугу, полигоне в Чайна-Лейк (шт. Калифорния) и на авиабазе Неллис (шт. Невада). Ведущим летчиком-испытателем назначен Джон Бисли; в полетах также будут принимать участие летчик-испытатель от корпуса морской пехоты майор Арт Томасетти и летчик-испытатель английской фирмы "ВАЕ Системз" Грэхем Томлинсон. Кроме них на самолетах будут летать строевые летчики ВВС. ВМС и корпуса морской пехоты США и ВВС и ВМС Великобритании.
В ходе испытаний планируется сертифицировать двигатели Пратт-Уитни FI35 и Дженерал Электрик F136, а также подъемный вентилятор для варианта КВВГ1. который рассматривается, как отдельная силовая установка. Кроме того, будет сертифицировано вооружение. которое планируется использовать на самолетах F-35. Представители "Локхид Мартин" сообщили, что для БРЭО ударного истребителя было написано в 6,5 раз больше строк программного обеспечения, чем для истребителя Локхид Мартин F-22.
На первом этапе испытаний опытные самолеты будут иметь ограничения по применению оружия, а также несколько сокращенный состав пассивных датчиков, позволяющий самолету действовать лишь в одиночку. На втором этапе испытаний, продолжительностью в 20 месяцев, ограничения по использованию вооружения будут сняты, на самолеты вместо двигателей FI35 установят альтернативные двигатели FI36, а дополненный комплект пассивных датчиков позволит собирать и обмениваться тактической информацией на уровне звена. Наконец, на третьем этапе будут проведены испытания систем вооружения для английских ВВС и ВМС; кроме того, самолеты получат полный комплект предусмотренных датчиков.
В дополнение к 14 летным самолетам "Локхид Мартин" должна изготовить восемь планеров для наземных испытаний. Семь из них в ходе статических и усталостных испытаний будут доведены до разрушения, а восьмой планер предназначен для определения ЭПР.
Согласно существующим планам, начальная боевая готовность самолетов F-35B в корпусе морской пехоты должна быть достигнута в 2010 г.. самолетов F-35A в ВВС США – в 201 1 г., самолетов F-35C для ВМС США и самолетов F-35B для ВВС и ВМС Великобритании – в 2012 г. Массовое производство истребителей начнется в 2008 г.
Фирмам "Дженерал Электрик" и "Роллс-Ройс" под давлением министерства обороны США было отказано в создании совместного предприятия (СП) по разработке и производству альтернативного двигателя F136. Заявление о создании СП планировали сделать в июле 2002 г. на авиационно-космической выставке "Фарнборо-2002", но затем решили дождаться официального ответа от министерства обороны США. Его представители, рассмотрев перспективы СП, "не обнаружили в них никаких преимуществ".