1991年海湾战争“沙漠风暴”行动的初始阶段，F-16战机队遭遇重大挫折，甚至有两名F-16战机驾驶员被伊拉克军击落后俘虏，拉到全世界镜头前示众。但随着战争的深入，占据绝对优势的多国部队还是完全压制了伊军防空系统，F-16战机队再次开始活跃。
行动开始后数个星期，“战隼”机队除了进行日常空袭之外，还对伊拉克境内纵深的“飞毛腿”导弹实施了猎杀作战。众所周知，作为萨达姆的战略的重要一环，他下令使用“飞毛腿”战术地对地导弹袭击沙特和以色列境内目标，试图把以色列拖入战争。这项战略实施之后，当时可以挂载美军在战前最新研制的，拥有前视红外系统（FLIR）功能的AN/AAQ-13导航吊舱的美军F-15E“攻击鹰”战机和最新的F-16C 制造批次（Block）40-42的“夜间战隼”机队就都领到了猎杀“飞毛腿”导弹发射车的任务。第10战术战斗机中队的“夜间战隼”首先执行该任务，任务日期即是“编队Q空袭战役”的1月19日。之后，阿尔杰巴与阿里塞勒姆两地的飞毛腿导弹发射车遭到反复空袭，伊拉克用于生产“飞毛腿”导弹的工厂也被“战隼”完全摧毁。
1月21日，第388联队的F-16C 88-0488号机在美军再次空袭图瓦伊塔核能研究中心时被一枚SA-3防空导弹击伤，飞机损伤严重以至于不能返回阿联酋或卡塔尔的基地，只能在沙特扎哈兰机场迫降；同样隶属该联队的F-16C 88-0495号机同样被一枚SA-3防空导弹击伤，最终该飞机在沙特拉夫哈机场摔机着陆。就在同一天，第614中队的F-16C 87-0224号机在低空轰炸伊拉克目标时被自己投下的MK84炸弹弹片击中，造成发动机损坏，飞行员鲍尔上校将受损战机飞到波斯湾上空后跳伞，最终被美国海军第154特遣舰队HSL-44中队的西科斯基SH-60B“海鹰”直升机救起。
第388联队的“夜间战隼” 其挂载了AN/AAQ-13导航吊舱以及ALQ-131电子战吊舱
面对不断的空袭，伊拉克军队点燃了科威特境内的所有油井，大火和浓烟严重降低了多国部队战机从中高度准确瞄准目标的能力。当时第388联队负责在伊拉克南部和科威特进行所谓“Kill-Box”的打击行动，所谓“Kill-Box”就是在战场上划定一个50X50千米的地区，这个地区将被指派给美军战机，一般有两架“战隼”或美国海军陆战队的F-18“大黄蜂”战机攻击这个区域内的一切伊军目标。第388联队的飞行员起初以超过7500米的高度进行投弹，然而这种轰炸的效率极低。于是“战隼”飞行员们重新设计了战术，发明了“Kill-Box侦察员”战术----这种战术是每次保持双机或三机编队升空作战，其中一架或两架“战隼”负责投弹，另外一架飞机在低空飞行标记目标，这种战术大大提高了“战隼”机队空袭的精准度。与此同时，战前被部署到土耳其因吉尔利克的第23战术战斗机中队的防空压制型F-16CJ“战隼”承担了另外一项高危任务---与F-4G战机一起对伊拉克北部的防空系统实施压制，第23战术战斗机中队也因此成为首个在实战中使用美军当时最新研制的AGM-88“哈姆”反辐射导弹的F-16部队。
1991年2月15日，隶属363联队的F-16C 84-1379在返回阿布扎比空军基地的途中因飞行员操作失误迷航坠毁，飞行员戴尔 托马斯 康米勒上尉死亡。2月17日，同一联队的F-16C 84-1218号机在返回基地时发动机起火，飞行员跳伞后被联军救起。2月20日，在土耳其上空进行空中加油的第612中队F-16C 86-0329号机发动机突然停车，飞行员跳伞并被救起。
1991年2月24日多国联军部队开始进行“沙漠军刀”行动，出动地面部队解放科威特，这也标志海湾战争进入最后的决战阶段。当时“战隼”部队负责在多国部队进攻区域上空实施战斗空中巡逻与近距离空中支援作战，掩护进攻作战中的联军部队。2月26日，第174联队与第388联队各有一架F-16中弹受损，但全部成功返航。2月27日，第10战术战斗机中队的比尔“疯子”安德鲁斯上尉驾驶的F-16C 84-1390号机在战斗中因飞行高度过低被伊军肩扛式防空导弹击落，此人在弹射时右腿骨折而无法行动，因而在战争最后一天成为战俘；同一天也有一架第388联队的“战隼”中弹但成功返航。
海湾战争中被伊军点燃的油井
1991年2月28日联军部队在解放科威特并推进至伊拉克南部之后停止主动进攻，伊拉克政府也宣布停火并无条件接受联合国从海湾危机爆发之后的所有决议，从科威特无条件撤军，海湾战争宣告结束。然而“战隼”却并没有马上回国，部分中队留在了海湾继续在伊科、伊沙边境上空实施战斗空中巡逻的“告别沙漠”以及后来的“南方守卫”行动等，确保伊拉克萨达姆政权从此“老实”。在“告别沙漠”行动中，第388联队的F-16C 88-0453号机因遭遇航电系统完全失效而坠毁，飞行员跳伞生还并被联军救起。
海湾战争中美军“战隼”共出动13500余架次，平均每天就要出动300-400架次，成为联军航空兵当仁不让的绝对主力，而却仅被伊军击落3架， 极高的出动架次与可靠性充分证明了“战隼”的不凡实力。
F-16C 88-0488号机准备起飞空袭伊拉克
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