Do konstrukcji samolotu wprowadzono liczne zmiany, które były efektem doświadczeń działań bojowych w Wietnamie. Zwiększono zasięg, dodano opancerzenie kabiny załogi i samouszczelniające się zbiorniki paliwa. Do zadań samolotu dodano także rolę wysuniętego stanowiska obserwacji i naprowadzania samolotów szturmowych. Wszystkie te wymagania sprawiły, że w pierwotnym projekcie zaszły duże zmiany, które dotyczyły m.in. skrzydeł, silnika i przenoszonego uzbrojenia. Pierwszy lot poprawiona wersja samolotu wykonała w 1967. Dostawy samolotów seryjnych rozpoczęły się w lutym 1968.
Wersje OV-10A – pierwsza i podstawowa wersja seryjna OV-10B – wersja opracowana dla Niemiec, przeznaczona do holowania celu dla ćwiczeń przeciwlotniczych OV-10B(Z) – wersja dla Niemiec do holowania celów, dostarczono 18 samolotów (z tego jeden wyposażono dodatkowo w jeden silnik odrzutowy zamontowany na górnej części kadłuba) OV-10C – zmodernizowana wersja A dla Tajlandii OV-10E – zmodernizowana wersja dla Wenezueli OV-10F – zmodernizowana wersja dla Indonezji OV-10D – modernizacja wersji A przeprowadzona przez US Marines, w wyniku której dodano mocniejsze silniki i zamontowano w przedniej części kadłuba urządzenie optoelektroniczne umożliwiające obserwację w nocy OV-10D+ – modernizacja wersji D polegająca m.in.