Po zakończeniu budowy pierwszej serii samolotów, rozpoczęto produkcję kolejnej serii, która miała zredukowane uzbrojenie obronne, wersja ta została oznaczona jako Martin Baltimore Mk II. Następnie rozpoczęto budowę kolejnej wersji oznaczonej jako Martin Baltimore Mk III w której zastosowano górną wieżę strzelecką brytyjskiej wytwórni Boulton Paul wyposażoną w 4 ruchome karabiny maszynowe Browning kal. 7,69 mm. Budowano także jej modyfikację oznaczoną jako Mk IIIA w której zastosowano wieżę strzelecką Martin wyposażoną w dwa karabin maszynowe M2 kal. 12,7 mm. Wersja ta posiadała również oznaczenie amerykańskie Martin A-30.
W 1942 roku rozpoczęto budowę kolejnej wersji oznaczonej jako Martin Baltimore Mk IV (Martin A-30A), w której zmniejszono uzbrojenie obronne do 4 karabinów maszynowych kal. 7,69 mm umieszczonych w skrzydłach. W grudniu 1942 roku przystąpiono do budowy ostatniej wersji samolotu tego typu, który został oznaczony jako Martin Baltimore Mk V, w której po raz kolejny zmieniono uzbrojenie obronne przez zamontowanie karabinów maszynowych kal. 12,7 mm. Budowę samolotów tej wersji zakończono w maju 1944 roku.