完成於１９４０年６月的Bf109 F系列的原型機，出廠號碼為５６０３的V２３試做機，識別碼為CEBP，和F量產型有諸多不同之處，修改了E型的進氣孔與潤滑油冷卻器外罩的形狀，不過整個橢圓形的螺旋槳整流罩直接沿用Me210系列。
圖中正在整修的Bf109F系列，不知道正確型號的原因在於，地勤人員將引擎外罩打開，導致無法分辨F-1到F-2系列之間，增壓器進氣口從方形修改成圓形的差異。
早在１９３８年初，E型正在準備量產時，梅塞施密特公司就收到了戴姆勒－賓士（Daimler-Benz）開發出新型DB601E液冷倒立V型１２缸引擎(1350馬力)，並且立刻開發搭載該引擎的Bf109 F系列。
搭載DB601E液冷倒立V型１２缸引擎的機首形狀大幅翻新，螺旋槳整流罩直接沿用Me210，圓滑的線條延伸到機身前方，後方的水平尾翼支架廢除，主翼也有大幅修改，翼展與翼面積接稍許增加，翼端的部分修改成橢圓形，並且將冷卻器修改成埋在主翼約一半，大幅減少了阻力。
（F-1的主翼依然沿用方形翼端，直到F-2才正式採用橢圓形翼端）
| 翼展 |
總長 |
總高 |
配重 |
引擎 |
最高速度 |
最大航程 |
武裝 |
承載重量 |
乘員 |
| 9.924m |
9.02m |
3.2m |
2890kg |
戴姆勒－賓士（Daimler-Benz）
DB601E液冷倒立V型１２缸引擎(1350馬力) |
606km/hr |
705km |
MG17 7.92mm機槍X2
MGFF 20mm機砲X1 |
250kg |
１ |
F型最大的不同在於，終於將機砲成功實裝在螺旋槳罩內，並且將位子不理想的主翼機砲移除，不過原本預定要安裝在Bf109 F-1上的MG151/20 20mm機砲卻無法在短時間內實用化，於是只好先安裝MGFF 20mm機砲或者是MG151/15 15MM機槍，結果又被前線的部隊批評火力變弱的事實。
不過換裝成F型的期間卻出現許多問題，其中一件便是尾翼居然會在飛行中脫離，這件事故讓梅塞施密特公司立刻調查，幸好很快的發現是水平尾翼在移除支架後，強度不足，立刻補強強度後解決了問題。
１９４０年１０月開始F-1型量產，１９４１年３月F-2型開始量產，１９４１年８月之後開始量產F-4，F-4版本正式將螺旋槳流罩內的武裝換成MG151/20 20mm機砲，獲得了前線部隊的好評，在東縣戰場中的表現可圈可點，被飛行員譽為是最佳Bf109型號，同時有許多飛行員透過這架Bf109 F-4擊落了１００架以上的蘇聯飛機，獲得了王牌的稱號。
Bf109 F-4同時獲得１０種以上的衍生型號，其中以Bf109 F-4/Trop為最多，能夠掛載拋棄式300ml副油箱、ETC50系列炸彈掛架、R1套件，可以加掛兩門MG151/20 20mm機砲；Bf109 F-4/Z/Trop，該Z指的是GM-1加力器改型，能夠在短時間提升在高空的性能，另外這些擁有Trop的改型，都有加裝防塵濾網。
Bf109 戰鬥機 -4 (F系列) 
社團
裝甲師序列
納粹德國
50
500
1,000