W czasie projektowania szczególnie duże znaczenie miała analiza doświadczeń zdobytych w czasie konfliktów zbrojnych, w których uczestniczyły Stany Zjednoczone, w szczególności z wojny w Wietnamie.
Pierwotnie miał on być dziennym myśliwcem lekkim, uzupełnieniem cięższego F-15 Eagle’a. Wpływ na kształt projektu miała także tzw. doktryna elastycznego reagowania zakładająca dostosowanie środków walki do zagrożenia, w pierwszej kolejności użycie broni konwencjonalnej, a w następstwie dopiero broni jądrowej. Obydwa etapy wymagały użytkowania szybkich, niewielkich samolotów zdolnych do przenoszenia różnych rodzajów broni. Dlatego też od początku planowane było dostosowanie F-16 do ataków na cele naziemne.
Konstrukcja samolotu, jako pierwsza powstała z założeniem jego niestabilności, w którym pozycja samolotu utrzymywana jest dzięki sterowanemu komputerowo systemowi fly-by-wire, dzięki czemu samolot z dużą łatwością wykonuje manewry z przeciążeniem 9g. Wymaganie niestabilności zostało postawione dzięki opracowaniu grupy byłych pilotów myśliwskich uczestniczących wojnie w Korei – w tym płk. Johna Boyda – pod tytułem Energy Maneuverability Theory, w którym wprowadzono nowe idee uzyskania dużej manewrowości w następujących po sobie manewrach.