1967년 봄 부터 F-4D는 베트남에서 이전형 F-4C를 밀어내기 시작합니다.
베트남에서 최초의 F-4D의 실전부대는 로빈올즈대령이 편대장으로 있는 제8전술전투비행대였습니다.
최초의 F-4D의 격추기록은 1967년 6월 5일에 나오는데,
에버렛 T 레즈베리 소령과 프란시스굴릭 대위가 조종하는 F-4D가 하노이근방에서 1기의 미그 17기를 격추합니다.
이 F-4D는 전체 기록에서 45번째로 적기를 격추시켰다고 합니다.
미공군의 3인의 베트남전쟁에이스는 1972년 라인벡커작전에서 15기의 미그기를 격추시켰습니다.
그중에서 가장 유명한 분이라면 역시 제 432전술전투비행대의 스티브리치대위로 1972년 8월 18일에 5대째 격추기록을 세웠다고 합니다.