空军编为1个航空总队（辖北部航空方面队、中部航空方面队、西部航空方面队、西南航空混成团）、1个航空支援集团、1个航空教育集团、1个航空开发实验集团等。设北部、中部、西部、西南部四个防空区，其兵力均部署在这四大防区内。
空军参谋部设在东京都港区赤坂（将与陆、海军参谋部同时迁往市谷）。
航空总队司令部、航空支援集团司令部设在东京都府中市。
空军北部航空方面队司令部设在三泽。在北部防空区内部署有2个航空团、2个防空导弹群、1个航空警戒管制团、1个警戒航空队、1个基地防空群。其中第2航空团、第3防空导弹群、第1基地防空群部署在千岁，第3航空团、第6防空导弹群、北部航空警戒管制团、警戒航空队部署在三泽。
空军中部航空方面队司令部和航空开发实验集团司令部设在入间。空军航空教育集团司令部设在滨松。在中部防空区内部署有4个航空团，2个防空导弹群、1个航空警戒管制团、1个飞行开发实验团、1个航空救护团、1个侦察航空队。第1和第4训练航空团、第6航空团分别部署在滨松、松岛、小松；第7航空团、侦察航空队部署在百里；第1防空导弹群、中部航空警戒管制团、航空救护团部署在入间；第4防空导弹群、飞行开发实验团部署在歧阜。
空军西部航空方面队司令部设在春目。在西北防空区内部署有2个航空团、1个防空导弹群、1个航空警戒管制团。其中第5和第8航空团分别部署在新田原、筑城；第2防空导弹群、西部航空警戒管制团部署在春目。
空军西南航空混成团司令部设在那霸市。在西南防空区内的冲绳岛那霸市部署有第83航空队、第5防空导弹群、西南航空警戒管制队。
日本航空自卫队主要由航空兵、防空导弹及雷达警戒部队组成。编制定员4.72万人，实有兵员4.53万人。航空自卫队装备各型飞机上千架。其中有F-15J战斗机、F4-EJ战斗机、F-1战斗机；运输机主要有C-130H、YS-11运输机、CH-47运输直升机等。现有飞行员1800余人，战斗机飞行员年均飞行时间160小时以上。
美国在1980年就将当时先进的F-15战斗机出售给日本，并提供技术让日本自行生产F-15。到目前为止，日本共有F-15战斗机200余架，是除美国之外装备这型飞机最多的国家。
日本装备的F一15分为两型，F一15J和F—l 5DJ，其中F一15DJ是双座教练型。F一15J相当于早期F一15C的水平。
F一15C是F一15A的改进型，主要改进在于：发动机由F100一PW一100换装成F100一PW一220；利用内部的剩余空间，增加了900千克的内部燃油；在机身两侧加挂保形油箱，可以多装2200千克的燃油；最大起飞重量增加N30吨。除此之外，早期的F-15c相对于F-15A在航电设备和火控系统方面没有什么变化。F-15J和F15C相比，去掉了投掷核武器的能力，雷达告警设备、通信设备和电子干扰设备换成了日本专用的型号。
F-15战斗机的气动设计很成功，推重比高，机动性好，虽然是上世纪60年代的设计，但是时至今日仍然不落后。不过由于数字电路技术的飞速发展，F-15J在航电设备和火控系统上就显得落后了。
F-15J的座舱显示仍然以机械仪表为主，只有一个垂直状态显示器，用来显示雷达探测信和光电制导武器传输回来的图像。而现代战斗机的座舱都是以大屏幕的多功能彩色显示器为主，可以综合显示雷达、导航、武器系统、飞机管理、战场态势等多种信息。F-15J装备的PG-63雷达对地功能比较简单，只有对地测距和地形测绘两种功能。而现代战斗机的火控雷达具有合成孔径地形测绘、多普勒波束锐化等对地功能，可以精确发现地面目标。APG一63雷达在对空方面不具备多目标跟踪的能力。F-15J的攻击瞄准系统比较简单，只能投放航空炸弹，不能发射空对地和空对舰导弹。也没有红外夜视导航系统，夜间AIM-7半主动雷达导弹，不能同时攻击多个目标。没有数字飞控系统，而是老式的模拟式控制增稳系统。
因此，日本计划为F-15J进行升级改装，目前正在进行飞行试验。改进的内容主要包括： 把雷达换成APG一63V(1)：这种雷达采用了APG一70雷达的处理软件，而处理器速度是APG一70的3倍，存储容量是APG-70的9倍。APG-63V(1)雷达基本具有APG一70雷达的全部功能，在处理速度上更有优势，因此还有改进的余地。这是2001年美国空军才刚刚装备的新型雷达。
改进原有的电子战设备，加装综合电子战系统。
加装战术数据交换系统，使飞机之间以及和地面指挥系统之间可以直接传输战术数据。
挂载日本自行研制的主动雷达制导的AAM一4型空空导弹，此导弹技术上略逊于AIM-120导弹。
还可能给F-15助口装被动红外探测系统，以提高探测隐形目标的能力。
经过这些改进的F一15J，可以达到美军现役F一15C的性能水平。
日本的攻击机是自行研制的F-1，这种飞机载弹量小，作战半径短，在技术上已经过时。为了取代F-1，日本自行研制了F-2战斗机，实际上是从F-16C战斗机改进而来。这种飞机的外形基本与F-16一样，但是大量采用复合材料，而且还采用了日本自行研制的有源相控阵雷达，在局部技术上不乏先进之处，但是总体战术性能相比F-16C没有什么超越。日本在2004年终止了F一2的采购计划。目前F-2一共生产了60多架，其中一半是F-2A单座型，另外一半是F-2B双座教练型。
日本终止F一2的采购计划，有经济、技术和战术等多方面的考虑。首先，这种飞机单价高达8000万美元，而在总体性能上相对F-16C又没有什么超越，F-16C在目前已经为很多国家所拥有，日本继续发展这样一种中档的飞机，没有什么技术前途，在经济上也不划算。其次，日本以前研制F一2是为了替换F-1和F-4EJ，而F-1的主要用途是在抗登陆作战中执行攻击任务，并封锁对马、宗谷、轻津三个海峡，所以两个飞行队部署在北部的三泽基地，一个飞行队部署在西部的筑城基地。从部署的位置就能明显看出它的作战用途。目前，这两个基地的F一1分别各有一个飞行队换成F-2飞机，这些F一2替代F一1已经绰绰有余。
但是如果想在中国的沿海地区执行攻击任务，则F一2的作战半径远远不够。即使从冲绳基地起飞，到中国沿海也有600—800千米。F-2的带弹作战半径设计指标为800千米，但这是最理想的状况，飞机在实战中执行攻击任务采用低空航线比较多，航程会大大缩短，为了应付紧急情况，还要留有余地。F-2没有远程攻击能力，对于日本将来的作战重点没有太大用处，所以再继续购买也没有必要。
日本还十分重视预警机的作用，目前一共引进了13架E一2C预警机和4架E-767预警机。其中E-2C预警机已经开始按照美军的E一2C“鹰眼2000”标准进行改进。E-767预警机和美国的E-3预警机相似。由于E-3预警机的载机波音707已经停产，所以改用波音767作为平台。
波音767的续航力、内部空间都比波音707大，所以E-767比E-3可以多安排乘员，空中指挥能力更强，续航力也长。E-767装备的是AN/APY-2型雷达，和E-3C上的雷达是一样，比早期的E-3上的AN/APY-1型雷达要先进，主要是对海控测功能更好。
日本航空自卫队的地空导弹群全部装备“爱国者”防空导弹。已经在东京地区部署了“爱国者”导弹的改进型PAC一2型，正在引进最新的PAC一3型，这种导弹具有拦截战术弹道导弹的能力。配合金刚级驱逐舰上的“宙斯盾”系统以及“标准一3”导弹，将构建一个比较完整的战区导弹防御体系。由此可以看出，日本航空自卫队将充当美国在东亚的防空前锋的角色。
航空自卫队在冷战时期主要承担国土防空的任务。以F-15战斗机为外层防御，中远程防空导弹为中层防御，野战防空导弹、高炮为内层防御，构成了一个看似严密的防空网。不过日本国土面积狭小，没有战略纵深，机场、雷达站和指挥系统很容易被对方摧毁，战时补充能力也较差。所以日本在作战上主要依赖美国的支援。
日美空军在作战上的分工是：日军主要负责防御作战，美军主要负责进攻作战。日本 航空自卫队的主要任务就是防御苏军的首轮空袭，为美军赢得部署时间。而美国在1978年就同意向日本出售当时最先进的F-15战斗机，并允许日本自行生产200多架，说明美国希望日军具有较强的防空作战能力，能够承担“首当其冲”的角色。
这个分工在当前的形势下被延续下来。美军战斗机在东亚和西太平洋地区的分布基本呈现如下特点： 在韩国和日本北部主要部署攻击机，比如F-16，另外F-117也进行训练性的部署。这是第一线基地，主要担负对朝鲜、俄罗斯和中国浅近纵深的攻击作战任务。
在冲绳部署F一15战斗机和E-3预警机。这是第二线部署，主要承担夺取制空权的任务。将来在战时还可能进驻F一22战斗机。
在关岛部署B一52战略轰炸机和巡航导弹，今后还可能部署B-2轰炸机，主要承担战略空袭任务。
按照飞机的作战半径，由近到远，层次十分清晰。
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