头盔显示系统
美国在越南战争期间就开始研制头盔显示系统，由于技术问题而最后下马。苏联在米格-29和苏-27上首先装备了简陋但实战化的头盔瞄准具，用眼角余光所见周边的一圈LED指示灯指示威胁方向，简单实用，但不能显示更多的火控和飞行信息。美国先是对苏联的这一技术突破嗤之以鼻，但德国统一后，装备头盔瞄准具和R-73近程空空导弹的前东德米格-29和西方战斗机多次对抗演习，在近距格斗中把所有西方战斗机打得满地找牙，美国和欧洲这才行动起来，加紧研制头盔显示系统。
F-35的头盔显示系统是第二代，不光提供目标提示，还可以显示火控、导航、发动机、大气数据、武器状态等图标信息，并投影显示夜视摄像机和分布孔径系统的图像。分布孔径系统是F-35的一个首创，采用6个传感器对F-35实现360度覆盖，飞行员可以实时观看360度的全景，并用于导弹来袭报警和定位、威胁指示和瞄准以及友机跟踪定位。和分布孔径系统相结合后，头盔显示系统不仅用于机载武器火控，还用于战场态势感知和主要飞行信息显示，完全取代了平视显示器，成为主要的飞行信息显示。头盔显示系统的性能对飞行安全、战场态势感知和作战效能至关重要。
头盔显示系统和头盔瞄准具的差别在于，后者只是简单的指示灯提示系统，而前者是完整的投影显示系统，可以显示图标和图像。问题在于，头盔显示系统的成像平面和眼球很近，图像的微小抖动对眼球视线来说也是可观的角位移，主观感觉上相当于大幅度抖动。如果长时间抖动频率较高的话，不仅无法正常读数，还会造成严重的头痛。更大的问题在于，头盔和头部的结合不可能做到绝对紧固，在正常机械振动、不稳定气流或者机动飞行的情况下，微小的松动都会加剧抖动问题。设计团队正在试图用微型陀螺稳定图像，但不仅没有到可以飞行试验的程度，还可能导致重量问题。头盔重量不仅是一个舒适问题，也是一个安全问题。在9g机动中，头盔重量相当于放大9倍，对飞行员的颈椎是很大的压力。弹射救生时，头盔重量也可能造成颈椎骨折，严重的时候可能致命，所以头盔显示系统对重量异常敏感。
第二个问题是显示滞后，图像显示滞后达130毫秒，图标显示滞后也有50毫秒，而设计指标分别是40毫秒和30毫秒。经常使用普及型数码相机的人对显示滞后会有体会，用相机背上的LCD取景拍摄跑动中的小孩时，图像不连贯不说，而且总是慢一拍，按快门的时候小孩已经跑出画面，拍下来的只是半个小孩。相比而言，索尼Cybershot DSC W80数码相机的快门滞后为150毫秒，顶级的尼康D3x降低到40毫秒，传奇式的莱卡M4旁轴相机采用帘布快门，只有12毫秒。对于家长来说，快门滞后只是恼火；对于飞行员来说，这就要贻误战机，或者危害飞行安全，是很要命的。
头盔显示系统的清晰度也不足，尤其是在夜视模式下，在满月的亮度下也只有相当于大约350度近视眼的水平，而传统的夜视眼镜只相当于不到100度的近视眼。随着亮度降低，夜视摄像机的清晰度降低得比夜视眼镜更快。现在正在研制的新一代也是摄像机，预计依然不能达到传统夜视眼镜的清晰度，而且离飞行试验还有一段时间。
为了不影响进度，设计团队正在两条腿走路，一方面由VSI公司继续解决现有问题，另一方面向BAe要求提供另一种头盔显示系统作为候选，BAe的设计采用常规的夜视眼镜，但无法显示分布孔径系统图像，失去分布孔径系统图像显示能力使F-35头盔显示系统的优越性大打折扣，但现在还没有更好的解决办法。
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