美国兰德公司(RAND Corporation)2005年的一项研究记录了与四代机数据链接的重要性。它使用了12000架次战术空战的训练结果来比较装备波音F-15的两支部队，一支使用Link 16数据链，另一支只使用语音无线电，与威胁部队交战。使用Link 16数据链的F-15部队K/D值比不使用的高出了2.5倍，白天(带数据链的为8.11:1，不带数据链的为3.10:1)或黑夜(9.4:1和3.62:1)都是如此。
F-35的构想是于联军范围内提供一种共享的网络中心能力，与之不同的是，在老式飞机上，网络系统，特别是关键数据链，已经通过改装进行了集成。即使是第四代战机，如萨博JAS39鹰狮(瑞典空军在数据链方面有丰富的经验)也不得不匆忙地追加Link 16的能力，以参加2011年联军在利比亚上空的空中行动。然而，F-35的设计仅将Link 16数据链作为更广泛能力的起点。以色列版本将采用本国的通讯、武器和软件，这是根据国家需求调整设计的例子。
该飞机被设计成将数据链和传感器连接在一起，其机载集成系统向飞行员呈现多传感器态势感知图像，以“自动将数据融合成一种简单易懂的格式”。它的座舱和系统就是为此而设计的，有一个8 x 20英寸(200 x 500毫米)的彩色显示屏，被称为全景座舱显示器(PCD)，用于集成F-35自身传感器和联网系统的战术信息。
这张电脑合成图展示了分布式孔径系统每个传感器的所在位置。
为了把这些数据提供给其他F-35，这架飞机将装备一个多功能高级数据链(MADL:Multifunction Advanced Data Link)，首次试飞时间是2013年5月。它目前的局限性是它只能在近距离与其他F-35连接。对于其他网络，飞机将Link 16数据链，依靠定向天线保持隐身。
未来，F-35将拥有卫星通信技术，这是一项重要的要求，可以与通常相互矛盾的隐身要求(严格的收发控制或有限的传输，高度定向性，指向友军的接收器)和网络化操作(需要大量收发和大量使用带宽，理想情况下包括多个友军平台)。这将使它能够与其它传感器和联网系统相连接。
F-35传感器的质量和性能都是最先进的。它们包括APG-81有源相控阵雷达、AAQ-37分布式孔径系统(DAS：Distributed Aperture System)和AAQ-40光电瞄准系统(EOTS：Electro-Optical Targeting System)。如果飞行员在驾驶舱里向下“俯视”，六个分布式孔径系统传感器将在头盔瞄准具上显示向下“看到”的东西，因为红外成像产生了向下看传感器检测到的图像。与有源相控阵雷达和光电瞄准系统一样，它是一个数字系统，生成“1和0”组成数字图像。如果有足够的带宽，图像可以通过多功能高级数据链呈现给飞行中的其他F-35，就像飞行员在自己的驾驶舱里一样。
虽然一些传统战斗机升级后也使用有源相控阵雷达雷达、红外传感器和雷达寻的和警告系统，但F-35在全景座舱显示器上显示融合数据的格式可以增强飞行员的态势感知能力，而不是向他们灌输不必要的信息；它能够与僚机和更远的友军资源联网。
F-35头盔(或头盔显示系统，HMDS)的设计使飞行员在战术情况下不必“头朝下”，但可以定制眼睛希望看到的信息流。分布式孔径系统直接在头盔面罩上显示一张图片，这样飞行员就可以“看到”所有方向，甚至飞机正下方。接收分布式孔径系统输入的能力对头盔显示系统的功能而言至关重要。
同样是2014年3月15日的亚利桑那州尤马陆战队航空站，VMFA-121中队的F-35B 168720/VK02在F-35B的首次公开飞行表演进行垂直悬停。
在目前的第四代战斗机中，雷达和瞄准吊舱的数据显示在驾驶舱内，但要求飞行员“头朝下”以定位并追踪目标，在接近武器释放点时，换成到“眼睛盯着”，始终保持相同的图像。他们的态势感知能力还将通过语音指挥系统根据威胁方向发出的警告信息来增强。
最初的JSF作战需求文件(ORD)得到参谋长联席会议的联合需求监督委员会(JROC)的批准，并规定了飞机必须具备的能力----表达了以网络为中心的性能对设计的重要性：“基本要求是JSF满足100%的关键顶层要求信息交换需求(IER：Information Exchange Requirements)……如果不满足这些需求，将对任务造成严重且不利的影响。”
作战需求文件要求F-35“必须能够发送和接收天气、指挥、管制、情报、监视和侦察信息，并作为C4I(指挥、管制、通信、计算机和情报)体系结构的一部分工作”。F-35的基本通用通信套件使其能够实现以网络为中心的设计，这使F-35与早期的隐形设计有所不同，后者的网络系统的使用受到了限制，因为它们需要依赖定向天线进行卫星通信，但传输带宽有限。
将规范变为现实将是一个挑战。国防部系统工程的2013财年的年度报告中指出，到2018年，F-35计划有望达到62项要求中的24项，并对剩余部分确定建议或采取纠正措施。使F-35同时开发的追赶要素复杂化，目的是为了创造一种以网络为中心的能力。这一目标可以通过将包括潜在变革性网络中心技术在内的多种要素结合起来实现。在过去，个别的此类技术很难发挥其全部能力。
在美国海军服役约7年后，F/A-18E/F超级大黄蜂的APG-79相控阵雷达仍然无法把全部能力都发挥出来。而且Link 16数据链的能力也花了很多年的时间才被有效地使用。2011年，美国海军开始开发罗克韦尔柯林斯先进战术数据链(ATDL:Advanced Tactical Data Link)，以解决现有系统(包括多功能高级数据链和Link 16数据链)的作战限制。F-35将在一套完整的系统中使用所有这些工具，其中许多在过去被证明是有问题的。