在F-16系列中，F-16C/D是经过整体规划、改进设计的全新型号，性能大大提高。C/D型是第二阶段MSIP(多国阶段改进计划)计划的产物，其原型为Block25。
C/D使用了诺斯洛普?格鲁曼AN/APG-68(V)雷达，增加了探测距离，工作模式增多，抗干扰能力更强。该雷达的空中作战模式包括自由搜索、上视扫描、单/多目标跟踪等，最多可跟踪10个目标；在高脉冲频率模式中可为AIM-7麻雀导弹提供持续照射，真正的拥有了超视距空战的能力。对地作战模式可提供对海、对地面移动/固定目标成像模式。
C/D使用了“玻璃”座舱，包括两个座舱大型显示器、GEC马可尼大视角平视显示器、LANTIRN前视红外电视和激光制导吊舱、“仙童”公司的任务传输系统。环境控制系统和电源供电容量也有改进。在武器控制软件方面，C/D使用了MILSTD-1760总线，具有了使用AGM-65D“小牛”空地导弹(下图为D型发射“小牛”空地导弹)和AIM-120先进中距空空导弹的能力。火控计算机的速度也大有提高。其他电子设备包括美国空军标准的惯性导航系统、雷达高度计、抗干扰的UHF无线电台。
-16C/DBlock50/52
F-16现役最新的改进型号是Block50/52(下图)。1991年9月，美国空军开始接收Block50/52。使用GE公司F110-GE-129IPE发动机的机种被称为Block50，而使用普惠F100-PW-229IPE发动机的称为Block52(IPE指“发动机性能提升计划”)。两种发动机的推力都达到了129千牛。
50/52的改进包括以下内容：采用了霍尼维尔公司的H-423激光陀螺导航系统；加装了GPS接收机；计算机内存加到128MB；换装了数据传输速度更快的新型调制解调器；采用了AN/ALR-56M先进雷达告警接收机；采用了AN/ALE-47自适应干扰系统；加装数字地形系统数据传输链路；改进座舱设计，使得飞行员佩戴夜视镜时也能看清座舱内各种显示装置；采用了先进敌我识别系统；采用了可编程升级的显示装置；换装新一代MIL-STD-1760总线；改进平视显示仪以适应多种的战术任务。
Block50/52不能挂载LANTIRN吊舱，但是可以使用AN/ASQ-213反雷达导弹指示制导系统(HTS)，能独立的发射和制导AGM-88“哈姆”反雷达导弹。50/52从而拥有了美空军F-4G反雷达攻击机40～80%的攻击能力，因此将用于替代服役时间已经很长的F-4G，执行“野鼬”(WildWeasel)任务，即反雷达任务；加装了HTS的Block50/52被称为50D与52D，还有一种非正式的叫法称之为F-16J和DJ，1993年5月正式服役。
Block50/52采用AN/APG-68V(5)火控雷达，VHF/FM天线集中布置在垂尾前缘。座舱有两个单色显示器(后期生产的50/52上使用彩色显示器)。Block50/52可以使用的武器有：AIM-120中距空空导弹、AGM-65G、PGU-28/B20mm炮、JDAM、AGM-145A/BJSOW、AGM-84“鱼叉”反舰导弹。50/52是第一种能使用“鱼叉”的F-16，这令F-16能胜任的任务大大增多。
目前正出于研制阶段的Block50PLUS被称为“玻璃隼”，主要改进是具有在恶劣天气中投放JDAM的能力，恶劣天气下的对地攻击能力有很大提高。PLUS型号的机尾部将安装一对地合成孔径雷达，改善发现和攻击地面目标的能力。还将加装被动导弹告警装置、地形参考导航装置和600加仑副油箱。武器方面可使用454千克的Mk83、908千克的Mk84、908千克的BLU-109等普通炸弹，以及前面提及的JDAM。机体结构变化很小，重头戏放在了重新设计的座舱上。座舱全面采用了数字式电子设备，两个彩色显示器的面积扩大为以往的两倍，因此叫做“玻璃隼”，雷达告警功能也不再使用单独的显示装置，而是结合在新的大型显示器上。发动机将采用F100-PW-229A，推力15572千牛。下图的Block52是执行“野鼬”反雷达任务的双座DJ型号，采用了加大的背部脊条，其中包括了众多新增加的电子设备。
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