60年代初，美国空军希望能够获得一款新的超音速战斗轰炸机，以替代老式的F-105“雷公”战斗轰炸机，能够实现低空高速突防以应对不断发展的苏联防空系统；而海军同时也提出要研发一款舰载战斗机，主要以防空和护航为主要任务。很明显，这是两种完全不同的战术飞机，但是在商业界出身的国防部长麦克纳马拉的压力下，其被合并为一个项目，类似于现在的F-35项目。
结果，这种新飞机的海军型号，也就是F-111B舰载战斗机，因为超重和体积过大，根本难以在航母上使用，同时机动性超差，仅仅生产了2架，被海军称之为“海猪”，可见其笨重。不过，其很多研究成果却被应用到了后来的F-14“雄猫”战斗机身上，最终成就了一代经典名机。而其空军型却成为了F-111“土豚”系列战斗轰炸机，一系列高新技术的应用使得其大显身手。
F111战斗轰炸机采用了双座、双发、单翼和倒T形尾翼的总体布局形式，起落架为前三点式。最大特点是采用了变后掠机翼，这是该技术首次应用于实用型飞机，其后掠翼可以实现无级变动，相对来说，苏联发展的各型号变后掠翼战术飞机则只能在固定角变化；
F-111战斗轰炸机安装有两台TF30-P-3加力涡轮风扇发动机，这是美国空军第一种安装涡扇发动机的战术飞机，大大提高了其航程；与一般飞机采用弹射座椅不同，F-111采用了独特的整体座舱弹射，该舱包括飞行员、全部仪表和降落伞，完全密封并可在水上漂浮。除了机翼外挂点，F-111战斗轰炸机还可以使用机腹弹舱，能够挂载多种空地武器，最大载弹量超过8吨，最大作战半径超过2000公里。
美军将F-111战斗轰炸机首先投入到了越南战场，凭借后掠翼设计和机载电子设备，其能够实现低空高速突防，北越当时装备的各类防空导弹和高射炮对其无可奈何，其效率远远超过了此前的F-105战斗轰炸机。苏联获得了坠毁的F-111战斗轰炸机残骸，据此仿制出了苏-24“击剑手”战斗轰炸机，但由于航空技术上的落后，苏-24的综合性能明显落后于F-111战斗轰炸机。
其后，F-111战斗轰炸机先后参与了轰炸利比亚的黄金峡谷行动和海湾战争，在这些行动中展现出了高效战斗性能，投掷了大量精确制导武器和普通炸弹。
1996年10月，F-111F战斗轰炸机从美国空军退役，被更强大的F-15E“攻击鹰”取代，澳大利亚空军装备的最后一批F-111C战斗轰炸机则于2011年12月2日退役，澳大利亚空军的F-111C凭借巨大航程和载弹量成为其介入东南亚事务的有力武器。
美国共生产F-111各型机563架，即A、B、C、D、E、F和G等7种基本机型，并在F-111的基础上还研制了EF-111A电子干扰机和FB-111轰炸机，其中C型机出售给澳大利亚空军使用。EF-111是美国空军装备的最后一型专用战术电子战飞机，海湾战争中发挥巨大作用，其退役后美国空军没有了专用战术电子战飞机执行伴随干扰任务，不得不依靠战斗机挂载干扰吊舱，或者向美国海军借用EA-6B和EA-18G。
在美国空军将F-111战斗轰炸机退役之后，澳大利亚空军的F-111经常在各大航展上表演自己的喷火绝技，F-111战斗轰炸机的紧急放油口位于发动机喷口附近，紧急放油时放出的燃油在机外的运动轨迹会穿过发动机尾焰高温区域，大多数飞机都有紧急放油口，在紧急降落的时候排空多余燃油，否则只能盘旋消耗，紧急放油口对于受损的飞机极为重要。
事实上，在未能完成任务返航的时候，大多数战机都会将其多余的燃油和武器扔掉，以降低降落时发生意外的概率，1999年科索沃战争中，大批北约战斗机由于天气原因无法投掷制导炸弹，在返回意大利基地的时候，都被迫将昂贵的制导炸弹扔到了亚得里亚海里。
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