导弹和"棒槌"
AIM-7的初衷是打造一款有效的视距外空对空导弹，但是在北越上空，他们却没法这么使用，因为那样的话会击中友机。对潜在目标进行目视识别的要求通常意味着目标身份被识别出来后，与敌机之间的距离已经小于AIM-7的最小程。在这个距离上应该使用航炮，但F-4在设计之初并没有考虑安装航炮。很多鬼怪II飞行员认为他们在低速下缺乏机动性，导致他们无法有效使用导弹，因此，AIM-9响尾蛇通常成为了唯一可用的武器。
很多米格飞行员继续留在现役，而不像美国海军的同行那样只进行8至10个月的轮战。他们在滚雷行动期间迅速获取经验，然后为了发挥出自己的最佳能力而制定战术。1967年11月19日，VF-151中队2架执行目标战斗空中巡逻(TARCAP)任务的F-4B被击落，2名机组成员阵亡，另外2人被俘，这是北越空军建安机场6架米格-17和米格-21精心协同的结果。1967年10月30日至1968年5月9日间，美国海军F-4机组仅击落一架米格机，这个战果被划给VF-96中队，而就在2天前，米格-21发射的AA-2导弹让该中队损失了1架飞机。格斗过程中，这架F-4B的雷达失效，导致机组不知道敌人导弹的来袭。
1968年，美国海军的战损比依旧是2架米格机对2架F-4，但鬼怪II机组打出了27枚空对空导弹。年间，击落友机的危险和近距离跟踪米格机的困难度都在提升，还有几场空战，F-4机组们打光了所有导弹也没能命中一次。比如，1968年8月25日，VF-143中队的F-4B机组在为一支阿尔方攻击编队的护航过程中朝3架米格-21打出了3枚AIM-7和7枚AIM-9，但全部失的，这显然需要进行全面补救。
一架典型战斗空中巡逻任务挂载的F-4J配备了2枚AIM-7E-2麻雀、4枚AIM-9G响尾蛇和一个600加仑的中线副油箱，主翼内侧挂架下方挂载了三联装复合挂架，因为很多任务中也挂载对地攻击武器，还有外侧挂架----照片里也是空的，但通常被保留下来，以节省维护时间。此机(F-4J 155800 "Showtime 100")于1972年5月10日的空战中取得了著名的三连杀战绩。
对导弹进行的重大改进还为时过早，战后才诞生了具有全向攻击能力的AIM-9L和采用更大战斗部、更好引信、更加可靠的AIM-7M。不管做什么都无法让F-4B/J成为一款更有效的"格斗战斗机"，可是在1977年的F-4J至F-4S的升级过程中，飞机的主翼加装了前缘缝翼。即便是由经验丰富的飞行员驾驶，飞机在大过载转向过程中也可能失速。比如，1972年5月23日麦基翁击落米格-17的那场空战里，他的F-4B 153020就在大过载大攻角过程中短暂失速，翻滚了几圈。他把操纵杆向前推到底，直到飞机放平主翼，但姿态是倒过来的。一般来说，更好的表现在于改进战术、细心的维护以及提高雷达和导弹的可靠性。
对这些问题的正式调查从1968年5月开始，当时，弗兰克.奥尔特(Frank 'Whip' Ault)上校受命根据他之前担任珊瑚海号舰长时的空对空导弹使用记录撰写一份评估报告。这艘航母在3次巡航期间一共损失了52架飞机，其中3架被米格机击落，而自己仅击落一架米格机。奥尔特在海军空战方面观点鲜明，接下来于1969年初发布的报告《空对空导弹能力评估(Air-to-Air Missile Capability Review)》对海军的流程、工业标准，导弹的制造与维护产生了深远影响。
弗兰克.奥尔特上校是海军作战部副部长汤姆.康纳利中将挑选出来的，他被派去研究美国海军在越南空战中的短板。作为珊瑚海号的舰长，他完成了2次作战巡航，加上直言不讳的性格，使得他成为了改变海军空战模式的最佳人选。他的调查从武器生产阶段一直延伸至机组和地勤使用导弹系统进行空战。
他发现，美国海军供应商的质量水平不足，生产厂家提供的效绩统计都是在非真实、理想测试条件下获得的，而不是真实的作战环境。这些数据的成功率达到了90%，1965年重新测试的数据显示命中率至少还有50%。可是在滚雷行动期间，AIM-7的命中率只有8%，AIM-9的命中率为15%。奥尔特的报告揭露了导弹测试、维护和储存的低标准，在严格的舰上弹射和回收过程中，导弹复杂的电子元件受损，导致其无法被发射出去。对于AIM-7而言尤为如此，加上TF77特混舰队航母上缺少训练有素的导弹技术员，使得可靠性再度大打折扣。杰瑞.休斯顿于1971年从F-8换装F-4，他评论道：
"我们相信响尾蛇，雷达是不可靠的，而且我们担心雷达的频闪会把我们暴露出去，让我们浪费掉一次击落米格机的机会。糟糕的雷达补给支援使得我们无法达到雷达/麻雀导弹系统的理想使用条件----如果麻雀导弹能正常工作的话。最佳导弹永远都是响尾蛇。我们会进入响尾蛇的攻击阵位，只要你这么做到了，击落目标都是十拿九稳的。那些雷达拦截官起初相当气愤，但他们随后会去分析我们的观点，尤其是在击落米格机后。"
奥尔特的调查小组还发现了机组们缺少空战训练，而且由于在空战中的表现令人失望，F-4被广泛用于对地攻击任务。飞行员们在训练期间的空战练习十分有限，对手一般也都是F-4，而不是其它那些能够更好地模仿米格机战术的机型。