麦道将机载雷达更换成新型的APQ-120多波段雷达，这款雷达的体积更紧致，天线较小，因此可以与机炮、弹鼓一起塞进有限的机首空间。不过由于新雷达的交货延迟，前30架F4E在出厂的时候并未安装雷达，而是在日后才追加的。

为了平衡机炮与639发炮弹导致前机身重量增加的问题，F4E在机尾段增加容量350升的第7号油箱，使内载油箱容量达到了7500升。

为了减重，F4E取消了外侧主翼的液压折翼装置，因为F4“鬼怪”在设计时在主翼外侧加装了反角，有利于提升飞机升力。平时这是电动的，但为了机炮改成了手动版。

后机身上方提供紧急电力的冲压涡轮发电机也被取消，不过在第40次批次的成品后，飞机机尾下方安装了辅助电源系统，算是进行了弥补。

同时F4E也换装了推力为8吨的GE-17发动机，由于这款发动机的燃烧室温度超过其他早期型，因此F4E的发动机舱采用更多钛合金材料。在后续的生产中，发动机又换成了排烟量更少的GE-17E发动机。

三、F4E不同批次的改变

从第2批量产机开始，F4E在水平尾翼前缘增设固定式缝翼，以改善低速和高空时的水平尾翼效率，尤其可提高高攻角状态下的可操控性，也可抵消机首增加的重量。

F4E出场后，成为“鬼怪式”家族中功能最完整的改进版。由于越战的节奏越来越快，美军采购量庞大。生产线持续开动了12年，随着技术进步和越南战场的经验积累，后续生产批次也陆续进行各种修改。

F4E出厂初期，机首炮口的防火帽整流罩较短，后面的批次更换为较长的大型防火帽。从第31批次起，加装了失速警示系统；第41批次开始，机箱机内油箱改为自封油箱，内载燃油容量从5100升减为4700升；从第42批次起，换装了最新的雷达预警接收器；第48批次起，在左翼翼根加装诺斯普洛公司开发的光电目标截获和追踪器。