中国官方外交部、国防部和国务院台湾事务办公室均对此发表声明提出强烈抗议。中国外交部副部长张志军在21日当天晚间紧急召见美国驻华大使骆家辉，向美方提出强烈抗议。中国驻美国大使张业遂也在华盛顿向美方提出强烈抗议。
张志军表示，中方强烈敦促美方充分认清美售台武器问题的高度敏感性和严重危害性，认真对待中方立场，恪守承诺，要求立即撤销这一错误决定。
中国国防部新闻发言人耿雁生22日声明表示美方行为是严重干涉中国内政、损害中国主权和国家安全利益，中国军方表示极大愤慨，予以强烈谴责。他表示此举将不可避免地影响两军关系。
负责对台事务的中国国务院台湾事务办公室发言人22日表示，美国的做法严重违反中美三个联合公报，危害台海地区和平稳定，损害两岸同胞的根本利益。
除官方的正式抗议声明外，各大主流报纸也纷纷报道美国新的对台军售消息，“人民日报”、“新京报”等报纸，分别刊登了外交部副部长张志军召见美国驻北京大使骆家辉的相关新闻。“人民日报”还发表署名“鐘声”的社评文章，标题为“中国核心利益不容损害“，重申官方立场，要求美方“纠正对台军售问题上的错误政策和做法。”文章还警告美国，中美经贸关系对美意义重大。称“美方每次出台大规模对台军售计划，都不可避免地使中美关系经受折腾，两国合作受到影响。”说，“美国政客是否想过，对台军售和中美经贸合作孰轻孰重？”
新浪、百度、搜狐等大陆各大主流网站，也纷纷以中国外交部召见美大使抗议对台军售作为头条新闻。
“法制晚报”则图文并茂地介绍中国歼10战机与美国F16c/d战机的性能比较，称歼10在攻击半径、近身格斗、机动性等方面优於F-16，但在超视距空战方面输给F-16。
根据此次军售计划，美国将对台湾现有145架F-16型战机技术升级，升级后的作战能力与F-16 C/D新型战机相仿。专家分析认为，美方通过升级军售案后，台湾整体战力在防卫能力上将会有显著提升，攻击能力也有一定的突破。对F-16A/B升级的主要部件是更换重要的航电系统，可以大幅提升攻击的精确度。
在总额达58.5亿美元的军售计划中，对F-16战机升级部分为总计53亿美元。
报道虽然该计划最终没有满足台湾5年以来就提出的购买新型F16c/D战机的要求，为此也招致了包括多名共和党议员的批评，他们抨击奥巴马决定不售台新型F-16战斗机，是“屈服于中国的不合理要求”和外交领导能力的薄弱，但台湾官方对此次战机升级军售计划仍然表示欢迎和感谢。台湾国防部和外交部在同一时间举行深夜记者会，罕见地由国防部长高华柱和外交部长杨进添出面对美国表达感谢。
美国国务院亚太事务助理国务卿坎贝尔周四表示，军售案是“台湾关系法”施行以来，史无前例对台的军事支援，显示美方坚守对台承诺及恪守台湾关系法。他强调，奥巴马上任期间对台军售总额，远超过小布什政府执政时期，新公布的对台军售案，增加台湾空军的存活力与战斗力，未来将成为台湾防务的基础支柱。
根据美国国会1979年通过的《与台湾关系法》美国有义务台湾提供防御性武器，以保障台湾的安全。
中国历来对台美军售持强烈反对立场。此次中国官方所表现出的反应强烈超出舆论预期，中方同时放话称此举将会破坏中美军事交流和整体关系，但专家分析指出，北京的反应只是雷声大雨点小，不太可能付诸实行。
分析认为，中国对所有台美军事合作都反应激烈，但中国此前威胁要在外交上或经济上进行报復，迄今未见行动。另有学者认为，在即将成为下一届领导人的中国国家副主席习近平今年秋天预定出访美国之际，中美紧张形势的如果大幅升高，将会影响此次出访气氛，为其作为未来中国领导人的形象蒙上一层阴影。
香港浸会大学政治学教授高敬文认为，北京很可能从2010年军售案中吸取教训，反应不会像上次那样强烈。预计军方可能会采取强化措施，反制这些升级后的F-16战机，但应该不会像过去那样切断中美军事交流。
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