1965年，台湾接收了第一批7架F-5A和2架F-5B的美国军援，到1971年台湾有72架F-5A和11架F-5B。1972年，美国租借了48架台湾的F-5A交给南越；1973年从美国空军储备中抽调9架，从南越翻修11架F-5A返还台湾，台湾的F-5A/B在1987年6月30日退役。
50年代，诺斯罗普希望自行研制一种与当前喷气式战斗机更大、更重的趋势相反的，高性能、高机动性、高可靠性的战斗机，还能降低成本。工程副总裁兼飞机设计师埃德加·施穆德带领设计组在50年代中期正式进行开发，他还认为当前战斗机每隔几年就更新一次不划算，要求新型战斗机具备“工程增长潜力”，使用寿命超过10年，关键是新型喷气式发动机和气动布局。他选中紧凑且高推比的通用电气J-85涡喷发动机，发动机推重比高达6.25-7.5。还使用了当时新颖的跨音速面积率设计减阻。首席工程师韦尔科·加西奇说服埃德加·施穆德，发动机要安装在机身内才能提高性能，而不是外挂。他还提出“生命周期成本”概念，降低了F-5的全寿命成本。该机的第一种设计命名为N-156，是以成为美国护航航母的舰载机为目标开发的，这些小航母无法起降当时的喷气式战斗机。后来美国海军取消了护航航母的建造，诺斯罗普转为开发了双座教练型N-156T和单座战斗机N-156F。
1956年7月，美国空军决定采购N-156T替代T-33喷气式教练机。1959年6月12日第一架原型机首飞，后被命名为YT-38 Talon。因为缺乏订单，N-156F开发优先度低。1959年7月30日，第一架N-156F在爱德华兹空军基地首飞，首次超音速飞行。
N-156F在测试中展现了高可靠性和强于F-100“超佩刀”的对地打击能力，但未被军方相中。1962年，肯尼迪政府重新提出了低成本出口型战斗机“F-X”项目，1962年4月23日，N-156F赢得竞标，改名F-5A“自由战士”，当年10月开始生产。F-5A为对地作战进行了优化，最初没有安装雷达，空战能力很有限。后来升级了AN/APQ-153 I波段脉冲多普勒雷达。
双座教练型F-5B取消了F-5A上的航炮，但可以使用其他武器。F-5A还衍生出了侦察型RF-5A，机鼻有4个摄像机。
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