非正式代号 F-104-7，当时被称作“超星”。这是一种主要用于攻击和侦察的机型。在当时，洛克希德就意识到，美国空军已经不可能再采购
F-104，所以计划伊始就组织了强大的推销团，大力开展促销活动。恰好此时大多数西欧国家装备的第一代喷气式战斗机开始逐渐过时。他们迫切需要一种现代化的标准战斗轰炸机，作为空军下一代主力机型。西德空军则是其中最大的客户。他们的
F-84 和 F-86 已经不足以对抗来自华约的威胁，需要多达 1,000
架现代化战斗机来替换这些老飞机。面对这一块大蛋糕，各大飞机制造公司都纷纷推出自己的竞争机型。洛克希德提出的方案，正是 F-104-7。后来，该机更名为
F-104G。
F-104G 的设计初衷是作为一种高性能的全天候多用途战斗轰炸机，这和当初 F-104A
的“纯”昼间点防御战斗机已经完全不同了。该机换装了 J79-GE-11A
发动机，加强了机体结构。加装、换装了大量先进的电子设备，包括自动驾驶仪、武器投射计算机、红外夜视仪、新型无线电系统和敌我识别系统，以及 F15A-41B
多功能火控雷达，使得该机具备了超低空高速飞行能力、精确导航和武器投射能力以及全天候作战能力，性能全面提高。弹射座椅更换为马丁·贝克的 MK.GQ7(F) 。
荷兰皇家空军的
F-104G。在巨大的空防压力下，荷兰空军不得不咬牙买下昂贵的 F-104， 而不是更加廉价的 F-5
