服役的是单发的固定后掠翼战斗机——幻影F1。
尽管如此，法国空军寻求双发战斗机的兴趣并没有因此而减弱。1976年4月，法国空军的代表甚至在爱德华兹空军基地评估了麦道公司的F…15A鹰式重型制空战斗机。很少有人知晓，曾经有那么一次，法国空军离F…15战斗机是如此之近。法国是在60年代退出北约组织的，这意味着一旦爆发战争，它将不能像北约成员国那样得到其他北约国家的支援，尤其是美国空军的支援。法国必须凭借一己之力撑起防空伞，空优战斗机在这种背景下便是必不可少的了。而在上世纪六七十年代，高速、高升限、大航程占据着空战理念的主流，重型制空战斗机在越来越广阔的范围内证明了其价值。这就是法国在那么一段时期里对重型双发制空战斗机如此热衷的原因。
但是让高傲的高卢雄鸡低头可不是那么容易的事。法国人最后还是没有采用美制重型战斗机，达索公司再次扛起了法国航空业的大旗，1975年底，达索…布雷盖公司提出了2个全新的采用SNECMA M…53发动机的方案，项目名称为“苍鹰”（goshawks projects）。两个方案中一为单发，即后来的幻影2000；另一个方案为双发，即幻影4000。两种方案采用基本相同的气动外形和内部结构，并重新回到了幻影III后一度中断的三角翼道路上来。它与幻影III最本质的差异在于引入了电传飞控系统。
说到幻影4000就不得不提到航空界传奇人物——马塞尔&；#183；达索。马塞尔&；#183；达索原名马塞尔&；#183；布洛契，1912年进入高等航空制造工程学院就读，与他同班的同学中就有前苏联著名航空设计师，米格设计局创始人之一的格列维奇。1914年，马塞尔&；#183；布洛契进入法曼公司负责飞行测试工作。随后他创立了以他自己的名字命名的航空公司，在两次世界大战期间成功研制了多种军用飞机。二战期间，马塞尔&；#183；布洛契因为拒绝与德国人合作而被关进集中营，险些命丧于此。1947年，马塞尔&；#183；布洛契改名为马塞尔&；#183；达索，并创立达索&；#183；布雷盖公司，从此成为法国航空工业的旗手。
马塞尔&；#183；达索始终将双发重型战斗机视为一个挑战和机遇的混合物。首先，20吨级的重型制空战斗机的市场确实存在，其他国家已经在这方面做出了成果，像F…14、F…15和狂风。一些国家，尤其是中东国家对这一级别的战斗机有着很大的兴趣。特别是以色列在1974年引进了美制F…15战斗机以替换过时的幻影II战斗机后，沙特阿拉伯也希望有新的战机可以替换他们老旧的闪电式战斗机，并与以色列的F…15对抗。如果达索公司能凭借双发重型战斗机进入国际市场，将打破美、俄（当时的苏联）对这个市场的垄断，其意义非凡。同时，如果出口成功，海外用户也可以获得一种可能性，一种不依赖美国或苏联的可能性，这已经超越了防务产品出口的范畴，有可能影响到一个国家的外交政策。其次，由于幻影4000实际上和幻影2000用的是一个平台，许多系统都是通用的，这可以大大降低成本和研制风险；最后，达索公司对法国空军的采购抱有希望，毕竟幻影4000和幻影2000有着很多的相同之处，尤其是都采用同一种发动机——M…53。用幻影4000代替幻影IV担当法国核威胁力量的可能性也是存在的。因为双发的幻影4000具备超过8吨的载弹量和很大的作战半径。
马塞尔&；#183；达索亲自将这两个方案提交给法国总统。他的建议非常简单：法国政府为幻影2000的研制提供经费；达索…布雷盖公司负责全部幻影4000的开发。达索…布雷盖公司将动用自身资产研制一架原型机，这架原型机将承担起技术验证的任务。1975年9月，马塞尔&；#183；达索宣布达索公司将自行开发一种三角翼、双发战斗机，作为幻影2000的放大版本。最初的名称是“超级幻影三角”（Super Mirage Delta），随后被命名为超级幻影4000（Super Mirage 4000），它的主要设计目标是中距拦截和超低空突防。原型机No。01/F…ZWRM在1977年12月完成。马塞尔&；#183；布雷盖在他的1978年版的自转中写道：“幻影4000实际上与幻影2000相差无几，本质上属于同一个项目。但因为它采用了双发布局，这意味着它拥有更大的有效载荷和更远的航程。它将成为美国人的F…15和F…18的有力竞争者，后两者同样也是双发制空战斗机。
法国空军计划购买5架预生产型，组建一个实验中队，以防止可能出现的因为没有国家订货而导致的对出口的影响。
▲ 幻影4000的性能
幻影4000和幻影2000使用相同的发动机和武器系统，但与后者相比，它的全长增加了20％、翼展增加33％、翼面积增加80％、最大起飞重量更从17。5吨增加到32吨，是一款标准的重型制空战斗机。
但幻影4000并不是幻影2000简单的放大，两者之间有值得注意的差异。除了双发和单发的区别外，幻影4000还在进气道两侧增加了一对固定式前翼而非幻影2000的小型条板翼，它们可以有效改善高迎角条件下的气流并使飞机获得更大的机动性（这个成果显然帮助了幻影2000的后期改进型，幻影2000…5就采用了固定鸭翼）。
幻影4000在设计和制造中采用了有限元计算法、计算机辅助设计制造、碳纤维复合材料、电传操纵飞行控制系统、放宽静稳定度等新技术。放宽静不稳定性，加上优良的电传飞控系统这使它具备了比它的小兄弟幻影2000更优良的机动性。幻影4000在研制阶段广泛采用了计算机辅助设计（当时，这项计划刚刚开始被运用于航空领域），它被设计成很容易在前线机场维修和维护。
幻影4000的机身采用半硬壳式结构。门型制动片位于机身两侧进气口，机翼前缘上方。起落架由Messier…Hispano…Bugatti公司提供，鼻轮为双轮，主轮为单轮式。两侧进气道装有半圆锥型进气道调节锥。飞机的机身、舵、升降副翼、机翼、垂直尾翼、固定前翼都广泛运用了硼和碳纤维复合材料。而且，幻影4000是世界上第一架采用全复合材料、内置油箱式垂尾的战斗机。其垂尾由碳纤维复合材料制成，有内藏式油箱，加上机身和机翼内的油箱，幻影4000的燃油携带量是幻影2000的三倍。加上其具备空中加油能力，作战半径比其他幻影家族的飞机都要大的多。由此带来的任务弹性也是重型制空战斗机与轻型多用途战斗机之间的重要区别。达索本以为这个特质可以打动法国国防部，使法国空军建立起与美国空军相似的高…低搭配的作战模式（也就是说仿照美国空军以F…15战斗机执行夺取制空权的任务，加上数量更大的F…16战斗机辅助作战并执行对地攻击等其他任务），将幻影4000与幻影2000搭配使用。但很显然，法国空军没有认同马塞尔&；#183；达索的理念
幻影4000安装的两台M…53系列的发动机可以提供超过1的推重比（无外挂情况下）——这在当时同级别战机中是最高的，如果它能正式服役的话，其性能堪与F…15和苏…27战斗机相比。
幻影4000的座舱采用气泡型设计，拥有无可比拟的优良视野。座舱内安装了马丁&；#183；贝克MK10弹射座椅，同样的座椅也安装的幻影2000上。
幻影4000拥有7个武器外挂点，最大外挂武器携载量超过8吨，机头还为2门德发30毫米机炮留出了位置。幻影4000的机械系统和电子设备都采用了幻影2000的相同装备。液压系统来自Messier…Hispano…Bugatti公司，压力值为280巴（4000磅/平方英寸）。它由4个先进的液压泵驱动，采用了轻量的钛合金管道。幻影4000还装备了2台Auxilec发电机。在座舱后部就是1台透伯梅卡公司的燃气涡轮。
幻影4000原型机飞机上没有安装雷达，但是它的机鼻整流罩直径扩大了，这使它可以安装功率更大的雷达天线。可能采用的雷达是和幻影2000一样的由汤姆逊…CSF公司提供的RDM脉冲多普勒雷达，但是雷达天线直径可达到80厘米（31。5英寸）。RDM多功能多普勒雷达由汤姆逊…CSF无线电公司研制，1983年开始装备幻影2000战斗机的对地攻击型。RDM雷达由头锥组件（包括8个LRU）、整流罩和外壳组件、控制板和连续波照射器等部分组成。RDM雷达工作状态有空对空、空对地和空对海3种状态。在空对空状态又分为高空和低空两种分状态。采用倒置卡塞格伦天线。执行截击任务的机型可使用更先进的RDI脉冲多普勒火力控制雷达，该雷达为X波段，同样由汤姆逊…CSF无线电公司研制。该雷达可以配合超级马特拉…530D中距空空导弹使用。工作状态包括空空：全高度搜索、边扫边跟、远距离连续跟踪、导弹制导、自动锁定（近距格斗）、敌我识别。空地：地图测绘、地形回避、等高线测绘、空地测距、多普勒波束锐化等。
幻影4000的其他航电设备包括1个数字式自动驾驶仪、多模式显示器、1套萨杰姆公司（该公司民用电子设备分部现在正与中国波导公司合作，生产波导手机）的Uliss…52惯性导航系统、1台克鲁泽特80型大气数据计算机、1台汤姆逊…CSF VE…130 HUD和1套数字化自动武器发射系统。
▲ 飞行测试
幻影4000的原型机在圣…克劳德（Saint…Cloud）的原型机车间完成组装。它的各个系统部件由达索…布雷盖公司的不同部门提供。圣…克劳德工厂制造机身，布伦（法国北部港口城市）的工厂生产机翼；比亚里茨（法国西南部城市，位于西班牙边界附近的比斯开湾）的工厂制造垂尾；Argenteuil和Seclin制造机械系统。还有一些二级承包商参加了幻影4000项目：Messier…Hispano…Bugatti研制起落架；Auxilec提供发电机。
1978年9月，幻影4000在圣…克劳德首次对外公布。1979年3月9日，幻影4000原型机在法国伊斯特斯完成首飞，幻影2000已经在此一年前首飞成功（1