主要改进有：
采用了隐身外形设计，包括原来的圆形进气道改为方形进气道，涂漆含有吸收雷达辐射的材料等；
改换更大推力的发动机；
前机身延长0.86米，翼展加宽1.31米，机翼翼面增大9.29平方米，因此翼载减小；水平尾翼也有所增大，后掠角减小；机翼前缘边条面积增大了34%；机翼及机身的改进令空气动力性能有极大改善；
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最大起飞重量提高27%，达到30000公斤；因此载重量也有提高，内部燃油增加33%，达到6560千克；如果加上三个副油箱，载油量达到11000千克；
F-18E/F电子设备有90%与C/D型通用，但增加了改进型火控雷达和机载电子设备，而且可带多种更先进的攻击武器；雷达为改进的ANPG73雷达，提高了探测、辨别能力，并可在对地攻击时提供高分辨率地形图；今后将改装更先进的有源相控阵雷达以及“联合头盔指示系统”、“多功能信息分配系统”；座舱增加了-个触摸显示器和-个新的油料显示器，并使用了超高速集成电路计算机；将来将把座舱三个显示器全部改为彩色液晶显示器；加装了夜间低空导航和红外瞄准系统。
2004年5月，美海军表示计划为F/A-18E/F开发一种新的先进任务计算机（AMC）。这种计算机作为集成的信息处理系统，可提供全面的硬件和软件解决方案，是组成“网络中心战”能力的新一代技术中的一部分。原本超级大黄蜂已经采用II型AMC计算机，其技术水平按照现有技术来看已处于落后水平。为此F/A-18项目办公室组建了一个工作小组来研究开发更先进的III型AMC。要求该小组在不到三年的时间内，完成从方案探索到产品交付的过程。波音公司、通用动力公司、霍尼韦尔公司以及在中国湖的“F/A-18先进武器实验室”等参与了该系统的设计，设计过程用了不到4个月的时间。设计中考虑了降低未来完备性成本的问题。III型AMC的处理速度将更快，总处理能力将更大，具有在座舱内截获并观看数字和模拟录像的能力；可为EA-18G电子战飞机和“21世纪海上力量”能力的开发提供基础。III型AMC采用了商业货架（COTS）技术，非开发的元件产品及已证明的技能。该AMC将采用的第四代“更高级语言（HOL）软件架构配置（SCS）”目前正在开发，将具有按模块化设计软件的能力，并显著降低系统测试和维护所需时间。III型AMC定于从2007年开始在已进入服役的飞机上安装。
ANPG73雷达的空对地作战模式给人以深刻印象。该雷达采用了合成孔径技术，可产生三种不同平面的扩展显示。每个平面的扩展，都可将较小的面积域扩展为较大的显示形式，就好像加了个放大镜一样。而多功能彩色显示器上采用了活动地图模式。在搜索跟踪地面目标的过程中，飞行员只需观察彩色多功能显示器上动态刷新的敌目标标志即可，而不需要在雷达显示器查看敌坐标。飞行员还可以通过彩色多功能显示器周边上的一个按键，将目标所在区域的雷达成像信号进行合成孔径图像放大处理。而且，雷达每重复一次扫描，都会与之前得到的信息叠加改善成像效果。试飞中通过该雷达的合成孔径图像，飞行员在距离目标37千米以远处能清楚分辨地面上的跑道、滑行道和机库等。据介绍美国波音和雷神公司目前正在为F/A-18E/F飞机研制新型主动电子扫描相控阵雷达，届时探测距离将增大，且搜索跟踪过程将更加迅速快捷。
雷神公司还为F/A-18E/F飞机研制了先进战术前视红外吊舱(ATFLIR)，该吊舱将被用来取代原有的导航和目标指示红外传感器，使得该机在恶劣气象和电磁干扰条件下的探测和攻击能力有较大提高。2001年5月，波音已经向雷神公司外包了上述项目的小批量试生产15个吊舱及其配件的合同，合同额为6230万美元。ATFLIR是第三代光电瞄准吊舱，性能有了极大提高，能探测、识别和跟踪空对空导弹与空对地导弹和自动投放现有激光制导武器与防区外武器。F/A-18E将是第一种采用该吊舱的作战飞机。
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