新的多功能雷达，加上自身的机内测试能力，使其成为了当时最好的航电系统，就像雷达拦截官史蒂夫.鲁德洛夫(Steve Rudloff)中校观察道的，"最主要的改进就是跟踪飞机的能力，尤其是低空飞行的飞机。"借助F-4B的AN/APQ-72雷达，"无处不在的米格机将从低空爬升，这就意味着你无法通过肉眼找到它，除非它被AWG-10发现。当然，米格-17和米格-19的外形更小，更难以用肉眼发现。"雷达的地形测绘能力也非常有用。
雷达拦截官在新系统上的训练需要精心安排，根据他们将要驾驶的是F-4B还是F-4J来让他们为特定中队做好准备。
在航母上弹射起飞前也缺少对火控系统的检查，结果导致很多系统在战斗中无法使用。F-4B的系统是脆弱的真空电子管，需要一台移动的空调系统与雷达相连，以便在飞行前的测试中进行降温。然而，在拥挤的航母甲板上，为数不多的移动空调无法及时地调度到位，雷达通常因为在潮湿的环境下等待起飞，开机时间过长导致过热和失效，但这些问题直到飞机升空后才显示出来。即便让雷达保持在一定的可用比例之下也是一场"持久战"，就像约翰.纳什回忆道的，"一些飞机只是有一台雷达在那里----尽可能地去工作，雷达的技术从来没法让雷达保持在正常的工作状态下。"
F-4J-33-MC 155529 "Rootbeer 215"在尾舵上涂有VF-33中队独特的黄底星星涂装，而且还挂满了6个阻尼火箭发射巢及AIM-9D响尾蛇导弹。美国号是最新参战的一艘航母，在1968年开始了3次作战巡航中的第一次，期间，VF-33中队完成了他们唯一一次作战巡航，在大卫.谢泼德中校的率领下打了4场空战，其中3场因为AWG-10系统的故障而导致机组错失良机。但罗伊.卡什上尉和爱德华.凯恩中尉在7月10日是成功的，他们驾驶"Rootbeer 212"击落了一架米格-21。此机后来被升级为F-4S标准型，接下来进入英国皇家空军服役，编号ZE359，目前陈列在达克斯福德的美国航空博物馆。
F-4J复杂的新武器控制系统大概有36000个电子元件，它同样要花上一段时间才能让可靠性达到可以接受的程度。弗雷德.施陶登梅耶于1968年和VF-33中队长戴夫.谢泼德(Dave Shepherd)中校一同服役，他回忆说，"我们得到了一款非常好、相当可靠的新机，但AWG-10雷达却出现了严重的问题，我们遇到了很多困难，直到自己获得一些经验。一些雷达可以连续工作40至50个小时，中途不用歇息，而另一些则根本不工作。"把电晶体元件安装到F-4J的AWG-10雷达上后，这些问题才最终被解决。
更强大的开槽全动平尾原本是与英国霍克.西德利公司共同设计，准备安装在皇家海军的F-4K上，后来成为了很多F-4B和F-4E的标配。它能让副翼下降16.5°，把最低着陆速度降低12节。同时，内侧的前缘缝翼锁定在"收起"的位置上，改善了经过平尾的气流。升级后的J79-GE-17发动机推力17900磅，尾喷管更长，像F-4B一样通过内部启动装置来发动，而不是像美国空军一样用炸药盒。它同样还安装有除烟装置，以减少飞机的拉烟。由于之前不开加力时拉出的黑烟，越南人将其戏称为"苍蝇拍"，而且在越南潮湿炙热的天空上尤为明显，只有把加力开到最小才会让尾烟消失。
1968年夏，VF-102中队的F-4J-33-MC 155534 "Milkvine 104"挂载着Mk82炸弹、AIM-9D和AIM-7E导弹从美国号的侧舷弹射器上起飞。麻雀导弹发射后的白色烟迹很快就会被米格机飞行员发现，航母的弹射重量限制通常意味着F-4只能挂2枚AIM-7升空，即便是执行目标战斗空中巡逻任务也一样。鞋拔4项目只是在雷达罩下安装了一个AN/ALQ-51/100的天线罩，还有之前垂尾顶端和机身下方的鞋拔3天线。1968年11月，TF77特混舰队旗下的VF-21和VF-154中队开始换装F-4J。
战斗出道
1967年2月，VF-41和VF-84中队成为了首批装备F-4J并出海巡航的舰载机单位。1968年4月至12月，CVW-6联队旗下的VF-33和VF-102中队跟随美国号加入TF77特混舰队，开始了F-4J的首次作战部署(缺少AWG-10)。两支中队于1968年1月登上航母，然后前往大西洋舰队的武器靶场，在那里练习用炸弹、凝固汽油弹、火箭弹、照明弹进行对地攻击。接下来，他们前往加勒比海短暂巡航，并且接收了13架最新出厂的F-4J，这些机体都安装了AWG-10系统和电子对抗设备，之后于4月10日经里约热内卢前往东南亚。
作战行动从5月31日开始，当天，VF-33中队前往北越执行一次对地攻击任务，带队的是比尔.克努森中校(座机F-4J 155551)，他一直都认为一名中队长应该冲锋在前。"一支舰载机联队通常参与作战的流程都是从空对地或者低危险任务开始的，那里的防御相对薄弱，让机组去‘走湿脚’，接下来才是对防御严密的地区展开阿尔法攻击。"