27 września 2024 roku przelotem formacji ośmiu samolotów Holenderskie Siły Powietrzne oficjalnie pożegnały samoloty F-16 zastępując je w służbie maszynami F-35. 45-letnia historia eksploatacji holenderskich F-16 rozpoczęła się 6 czerwca 1979 roku, kiedy to do bazy lotniczej Leeuwarden przybył pierwszy z 213 zakupionych przez Holendrów samolotów tego typu. Ostatni egzemplarz otrzymany został w lutym 1992 roku. Samoloty F-16 zastąpiły użytkowane do tej pory F-104 Starfighter, a później NF-5. Stacjonowały w bazach Eindhoven, Gilze-Rijen, Twenthe, Leeuwarden i Volkel, a także w USA, gdzie w Tucson w Arizonie (lata 1990-2007 i 2011-2022) oraz w Springfield w Ohio (lata 2007-2010) szkolono na nich pilotów.
W czasie swojej służby były wielokrotnie wykorzystywane do monitorowania przestrzeni powietrznej Belgii, Holandii i Luksemburga. Za ich pomocą monitorowano stan wałów przeciwpowodziowych, badając stopień ich nasycenia wodą za pośrednictwem podczerwieni.
W 1993 roku, stacjonując w Villafranca, uczestniczyły na terenach byłej Jugosławii w operacji "Deny Flight", gdzie miały za zadanie egzekwowanie strefy zakazu lotów, a następnie dokonały nalotów bombowych w ramach operacji "Deliberate Force" (1995).
W 1999 roku, stacjonując w Amendoli we Włoszech, uczestniczyły w operacji „Allied Force”. Od 24 marca do 20 czerwca 1999 roku kontyngent liczący początkowo 16 maszyn (22 kwietnia wysłano dodatkowe 4 samoloty) wykonał 1315 lotów bojowych, spędzając w powietrzu łącznie 3800 godzin i już pierwszego dnia ofensywy powietrznej za pomocą pocisku AIM-120 AMRAAM zestrzelił jugosłowiański samolot MIG-29.
W latach 2002 - 2012 operowały w Afganistanie najpierw w ramach operacji "Enduring Freedom", a następnie w ramach Międzynarodowych Sił Wsparcia Bezpieczeństwa (ISAF).
W 2011 roku sześć holenderskich F-16 oddelegowanych zostało do operacji "Unified Protector" w Libii, a w latach 2014-2018 użyte zostały w ramach operacji "Inherent Resolve" w Iraku i Syrii przeciwko ISIS.

Od 1998 roku holederskie F-16 przeszły modernizację Mid-Life Update przedłużającą okres ekspolatacji o kolejne 20 lat.

Przez cały okres eksploatacji holenderskich F-16 doszło do 45 wypadków z ich udziałem. Pierwszy egzemparz utracono 10 marca 1980 roku, ostatni 21 września 2006 roku. Łącznie utracono bezpowrotnie 36 maszyn, a 15 pilotów straciło życie.

Wśród fanów lotnictwa holederskie F-16 kojarzone są głównie z pomarańczowym "Orange Lion" należącym do RNLAF F-16 Demo Team, który permanentnie rozwiązano z dniem 1 stycznia 2019 roku.

25 maja 2025 roku ostatnie 24 sztuki przeznaczone dla Ukrainy startując z bazy lotniczej Volkel opuściły Holandię, zamykając tym samym rozdział F-16 w holenderskim lotnictwie.