Prvým návrhom od Boeingu v rámci programu JAST bol model 988‑300, odvodený od konceptu AVX-70. Aj ten sa vyznačoval oblým deltakrídlom, rozmerným vstupom vzduchu pod kokpitom so sklopným deflektorom na regulovanie prietoku vzduchu a dvojrozmernou vektorovateľnou tryskou. Vyklonené vertikálne chvostové plochy sa však presunuli z koncov krídla do stredu trupu. Pri pohľade zboku a zospodu pôsobilo lietadlo vďaka hornoplošnej koncepcii a nekonvenčným tvarom mimoriadne mohutne. Od 7. septembra 1994 bol koncept zmrazený a ďalej sa dopracovával už len v detailoch. Na zmenšených modeloch boli skúšané rôzne konfigurácie výzbroje, avioniky či pohonného systému. Najmä predné „studené“ trysky vo verzii s charakteristikami STOVL podstúpili rôzne variácie. Jeden z najzaujímavejších otestovaných návrhov predstavovali dva postranné trysky po bokoch trupu, každá s tromi výtokovými dýzami. Na základe týchto testov vznikli modifikované modely 988‑300B, 301B a 302B. Od svojho predchodcu sa odlišovali o niečo menším krídlom, sklopnou nábežnou hranou a menšou prázdnou hmotnosťou. Na rozdiel od návrhov konkurenčných firiem, stroj od Boeingu sa vo verziách pre USAF, US Navy a USMC líšil len minimálne. V podstate sa menila len stredná časť trupu spolu s pohonným systémom. Alternatívne existovali aj dve verzie prednej časti trupu s jedno a dvojmiestnym kokpitom. Boeing sa pri vývoji niektorých systémov spojil s francúzskou spoločnosťou Dassault.

Lietadlo bolo primárne určené na vzdušný boj a obranu vzdušného priestoru so schopnosťou útočiť na pozemné ciele presne navádzanou muníciou a poskytovanie palebnej podpory pozemným jednotkám. Kvôli požiadavkám na nízku pravdepodobnosť odhalenia museli byť všetky zbrane nesené v interných bombovniciach alebo na uzavretých podkrídlových závesníkoch. Bombovnice sa nachádzali po stranách trupu za prednými tryskami. V každej boli umiestnené dva závesníky – jeden pre protilietadlovú raketu AIM‑120 a druhý pre 907 kg pumu JDAM. V prípade misie v prostredí s nízkym ohrozením alebo pri použití stand‑off munície mohla byť výzbroj nesená pod krídlami aj na štandardných závesníkoch. Od septembra do decembra 1995 uskutočnil Boeing spolu s firmami Rolls Royce a Pratt and Whitney sériu motorových testov za použitia 94 percentného modelu lietadla. Na tieto účely bol vybudovaný špeciálny stojan a podporné zariadenia. LSPM (Large-Scale Powered Model) bol čiastočne financovaný z prostriedkov agentúry DARPA v rámci predchádzajúceho programu ASTOVL. Na to nadviazali počas apríla 1996 merania efektívnej radarovej odrazovej plochy RCS na modeli v skutočnej veľkosti. Ich výsledky boli natoľko presvedčivé, že lietadlo dostalo už po niekoľkých hodinách zelenú a mohlo pokračovať v ďalšom vývoji. Pritom nezriedka tento proces zaberie niekoľko týždňov.

Program JAST sa začiatkom roka 1996 pretransformoval do svojej konečnej podoby a obdržal nový názov JSF (Joint Strike Fighter). V marci vydala agentúra DARPA súbor konkrétnych požiadaviek a predložila ich americkým výrobcom leteckej techniky. Medzi hlavné požiadavky patrila jednomotorová koncepcia, aplikácia technológií stealth, maximálna rýchlosť aspoň Mach 1,5, čo najmenšie nároky na údržbu a kusová cena maximálne 35 miliónov USD. Okrem štandardnej verzie pre USAF muselo byť lietadlo ľahko modifikovateľné pre operácie na lietadlových lodiach a taktiež pre krátky štart a vertikálne pristátie, požadované USMC a britským kráľovským námorníctvom. Na výzvu zareagovali okrem Boeingu aj ďalšie tri konzorciá. Počas leta pokračovali konštruktéri vo vývoji a uskutočnili takmer 11 800 hodín rôznych testov, aby ku koncu roka predložili záväzné špecifikácie nového stroja. 16. novembra 1996 padlo konečné rozhodnutie – do druhej fázy programu JSF postúpila spoločnosť Lockheed/Martin a pre niekoho prekvapivo aj Boeing s modelom 988‑370. Prekvapivo preto, lebo viacerí analytici favorizovali vo výberovom konaní okrem Lockheedu hlavne spoločnosť McDonnell Douglas, ktorá mala rozsiahle skúsenosti so stíhačkami F‑15 a F/A‑18. Zrejme však zabudli na to, že podobne koncipované lietadlo Boeingu, ktoré sa zúčastnilo v programe ATF, bolo hodnotené veľmi kladne. Zároveň stroj od MDD mal mnoho spoločných znakov so strojom od Lockheedu a pri tomto type súťaží sa okrem konvenčne koncipovaného stroja obvykle zvolí aj radikálnejšie riešený koncept na overenie nových smerov v letectve. No a nakoniec, v tom čase sa už Boeing intenzívne pripravoval na pohltenie spoločnosti McDonnell Douglas.

V marci 1997 dostali obe spoločnosti kontrakt v hodnote 1,1 miliardy USD na vývoj a výrobu dvoch prototypov. Tie mali v roku 2001 absolvovať porovnávacie testy a víťazný návrh by sa stal vzorom pre sériové lietadlá. Pre stroj od Boeingu bolo recyklované označenie X‑32 z programu ASTOVL a Lockheedu pridelili označenie X‑35. Od augusta prebiehal najväčší objem prác pri vývoji pohonného systému a testoch upraveného turbodúchadlového motora Pratt and Whitney F119‑PW‑100, použitého v stíhačke F-22. Motor dostal označenie F119‑PW‑614C/S a dostal zdvihový systém Direct Lift od firmy Rolls Royce. V bežnom režime poskytuje maximálny ťah s prídavným spaľovaním 222,5 kN. Vo verzii STOVL sa pri visení hlavná tryska uzavrie a všetok ťah s hodnotou 160 kN prechádza cez dvojicu zaťahovateľných postranných trysiek, ktoré môžu byť vektorovateľné v rozpätí 45 stupňov dozadu a 15 stupňov vpred.

Prvý prototyp X‑32A s konvenčným vzletom sa začal stavať podľa špecifikácií modelu 988‑371 s dĺžkou 14,34 metra, rozpätím 11 metrov a šípovitosťou nábežnej hrany 55 stupňov. Jeho prázdna hmotnosť dosahovala 10 200 kg. Druhý prototyp X‑32B s charakteristikami STOVL, určený spoločne pre US Navy aj USMC, dostal nové krídlo s rozpätím 9,15 metra, ktoré zodpovedalo modelu 988‑372. Dodatočné spresňujúce požiadavky, obsiahnuté v troch dokumentoch JIRD a špecifikáciách JORD však začali celú koncepciu narúšať. Nemalé starosti spôsobovala konštruktérom aj verzia pre nasadenie na lietadlových lodiach, pri ktorej sa začali na základe meraní v aerodynamických tuneloch ukazovať aerodynamické problémy pri štarte a pristávaní. Lietadlo tak dostalo prepracovanú zadnú časť trupu, ku ktorej pribudla dvojica horizontálnych chvostových plôch a široké šípové krídlo. Tak vznikol dočasný model 988‑372‑4, z ktorého bola odvodená nová finálna konfigurácia 988‑373. Toto nové usporiadanie však vzniklo až na konci roka 1998 (oficiálne bolo prezentované 4. februára 1999), teda v čase, keď už prebiehala výroba prvých častí oboch letových demonštrátorov. Klasické usporiadanie chvostových plôch sa preto mohlo realizovať až na predsériových strojoch EMD (Engineering and Manufacturing Development), ak by Boeing postúpil do ďalšej fázy programu JSF. Na modeli 988‑373 sa podarilo znížiť prázdnu hmotnosť, zlepšiť celkovú stabilitu a manévrovateľnosť, zvýšiť prispôsobivosť v oblasti výzbroje a zásoby paliva a v neposlednom rade aj zredukovať radarový odraz z prednej polosféry.

Počas októbra 1999 prezentoval Boeing poslednú vyvinutú konfiguráciu - model 988‑374. Ten už naplno zohľadňoval použitie klasických chvostových plôch, čo sa prejavilo napríklad v odstránení flaperonov z odtokovej hrany krídla. Prepracované boli aj vertikálne chvostové plochy, hoci ich uhol, plocha a účinok ostali rovnaké. Po stranách za kokpitom pribudli dva malé nasávacie otvory pre chladenie systémov životnej podpory. Z hľadiska vývoja sa táto verzia najviac približovala uvažovaným sériovým strojom.

Ako prvý sa do vzduchu dostal prototyp X-32A, ktorý 18. septembra 2000 preletel z továrenského letiska Boeingu v Palmdale na Edwards AFB. V kokpite sedel hlavný pilot Boeingu Fred Knox. Pre každé z lietadiel bol naplánovaný letový testovací program v trvaní 50 hodín. Testy avionického vybavenia prebiehali za použitia podporného lietadla Avionics Flying Lab, prestavaného zo stroja B737. Počas zimy nasledovali intenzívne skúšky, ktoré v niektorých prípadoch znamenali až päť letov denne. Pri nich bolo vyskúšané vzdušné tankovanie zo stroja KC‑10, simulované pristátie na lietadlovej lodi či prekročenie rýchlosti zvuku. V tom čase už podstupoval testy pohonného systému druhý demonštrátor X‑32B s charakteristikami STOVL. Nasledovala séria rolovacích skúšok, zavŕšená úvodným letom 29. marca 2001. Aj v tomto prípade prebiehali práce svižným tempom, keďže prvý prechod do zvislého letu sa uskutočnil už 13 apríla. Na rozdiel od stroja X‑32A sa však demonštrátor X‑32B presunul aj na základňu NAS Patuxent River v Marylande, aby tam testoval simulované nasadenie na palube lietadlovej lode.

Pôvodne sa rozhodnutie ministerstva obrany o víťaznom návrhu očakávalo už v polovici roka 2001, ale kvôli náročnej analýze množstva získaných údajov definitívne padlo až 26. novembra 2001. Pre Boeing však nebolo priaznivé. Výberová komisia aj napriek ťažkému rozhodovaniu zvolila konkurenčný typ Lockheed X‑35. Ten sa vyznačoval o niečo lepšími výkonmi a spoľahlivejším pohonným systémom. Demonštrátory sa vrátili k výrobcovi na zakonzervovanie. X‑32A mal na svojom konte 78 letov v trvaní 50,4 hodiny a X‑32B 90 letov s trvaním 43,2 hodiny.