1970年， 澳大利亞空軍幻影III戰鬥機正在進行飛行表演。 澳大利亞按許可證製造了幻影IIIE。 在否決了安裝“阿汶”發動機的幻影IIIO後， 澳大利亞人開始對自行生產幻影IIIE起了興趣， 1960年11月選中該機作為洛克希德-104的後繼機。 與後者相比幻影IIIE在簡易機場的操作能力和多用途能力要遠勝之。 澳大利亞的首批訂單為30架， 編號還是幻影IIIO， 這也是澳大利亞皇家空軍裝備的第一種來自歐洲大陸的軍用飛機， 同時還是第一種公制單位的軍機。
澳大利亞政府飛機廠和聯邦飛機公司負責制造幻影IIIO。 澳大利亞訂單中的首批12架飛機使用達索提供的套件組裝， 接下來25架採用法制機身， 其他元件由澳大利亞自行製造， 最後79架大體實現了國產化。 CAC製造包括發動機和操縱翼面在內的主要元件， GAF負責其他元件的製造以及總裝。
1963年3月澳大利亞幻影首飛， 最後澳大利亞共製造了116架幻影， 其中包括49架幻影IIIO(F)、51架幻影IIIO(A)， 以及16架幻影IIID。 少量幻影IIIO(A)被改裝成偵察機， 機頭的“西拉諾”雷達被一部下視膠片相機取代， 為此修改了機鼻的外形。 在1967～1979年， 所有幻影IIIO(F)都按幻影IIIO(A)標準進行了改裝， 稱為幻影IIIO(FA)。
澳大利亞幻影在服役生涯的後期獲得了一些有趣的外掛， 例如美制AN/ALQ-72干擾吊艙和“鋪路”鐳射制導炸彈。 1988年澳洲幻影退役， 1990年倖存的50架賣給巴基斯坦， 其中一些經過大修後進入巴空軍服役， 另一些作為備件儲存。