Но при столкновениях с более легкими МиГ-21 F-4 начали терпеть поражение за поражением. С мая по декабрь 1966 года США в воздушных боях потеряли 47 самолетов, уничтожив при этом лишь 12 истребителей противника. Сказались большая нагрузка на крыло и несколько меньшие (особенно на средних высотах) угловые скорости разворотов американских истребителей (американцы впоследствии признали, что "Фантом" в целом уступает МиГу на виражах), ограничения по эксплуатационной перегрузке (6,0 против 8,0 у МиГ-21ПФ) и допустимым углам атаки, а также худшая управляемость американской машины. Не обладал F-4 и преимуществом по тяговооруженности: при нормальной взлетной массе она составляла 0,74 у F-4B, а у МиГ-21ПФ - 0,79. К недостаткам "Фантома" в первую очередь надо отнести неудовлетворительные штопорные характеристики. Существовала возможность попадания в плоский штопор, выйти из которого летчику средней квалификации практически не удавалось. Сообщалось, что лишь до 1971 года из-за попадания в штопор было потеряно 79 "Фантомов". Бортовая РЛСамериканского истребителя хотя и обладала большой дальностью обнаружения и захвата, но имела относительно низкую помехозащищенность. Кабины летчика и оператора были перенасыщены многочисленными приборами и переключателями. В то же время, к достоинствам "Фантома", проявившимся во Вьетнаме, надо отнести несколько лучшие разгонные характеристики (F-4E разгонялся со скорости от 600 до 1100 км/ч за 20 с, а МиГ-21ПФ - за 27 с), более высокую скороподъемность, лучший обзор из кабины и наличие второго члена экипажа, который следил за воздушной обстановкой и своевременно предупреждал командира об угрозе со стороны задней полусферы.
К недостаткам МиГ-21 следует отнести малую дальность радиолокационного прицела (не более 10-12 км по целям типа истребитель), большое время полного цикла обзора БРЛС, плохо воспринимающаяся отметка цели на индикаторе в кабине, недостаточный обзор из кабины. Для переключения вариантов вооружения летчик должен был снимать одну из рук с рычагов управления самолетом. Двигатель истребителя в отдельных режимах работы сильно дымил, что демаскировало самолет (при ясной погоде МиГ-21 можно было обнаружить на дальности до 30 км).