Осенью 1941 г. была выпущена последняя модификация StuG III, вооруженная короткоствольной 7,5-см пушкой, САУ получила название Ausf E.
Почти все новые машины с осени 1941 г. имели в качестве дополнительного вооружения пулемет MG 34, который перевозился внутри броневого отделения или на правом крыле штурмового орудия, но никакого специального крепления для пулемета не предусматривалось.
Подобно Ausf C/D оставшиеся в строю установки Ausf E в 1944 г. были перевооружены длинноствольной пушкой StuK 40.
В кампанию 1941 г. короткоствольные 7,5-см пушки StuK 40 не могли пробивать броню советских танков Т-34 и КВ. Проблема была частично решена в 1942 г. с появлением кумулятивных снарядов, однако дальность прямого выстрела и меткость стрельбы ими считались германским командованием неудовлетворительными.
28 сентября 1941 г. Гитлер приказал увеличить мощность вооружения танков и САУ вермахта. Все состоящие на вооружении машины должны были получить длинноствольные орудия, это касалось и StuG III. Еще в 1940―1941 гг. фирма Круппа изготовила для САУ несколько образцов длинноствольных пушек, но в серию пошла 7,5-см пушка StuK 40 L/43 фирмы «Рейнметалл».
Вооруженные этими пушками штурмовые орудия получили название StuG III Ausf F. Их серийное производство началось в марте 1942 г. Тогда же они получили новое обозначение: Sturmgeschutz 40 Ausf F (Sd.Kfz142/1). С июня 1942 г. пушка StuK 40 стала выпускаться со стволом, удлиненным с 43 до 48 калибров (7,5-см пушка StuK 40 длиной 48 калибров — это 7,5-см танковая пушка KwK 40 с незначительными конструктивными изменениями). (
Установки «Штурмгешютс 40» варианта G изготавливались с 1943 по 1945 г. с 7,5-см пушкой длиной 48 калибров. Эта САУ отличалась от предшественниц новой формой боевой рубки, наличием командирской башенки, увеличенным боекомплектом и другими усовершенствованиями, упрощающими процесс серийного производства.
Первые серийные машины имели 50-мм лобовую броню, но к лету 1943 г. она была усилена навесными 30-мм плитами. А затем стали выпускаться машины с лобовой броней из гомогенных 81-мм броневых листов. Часть машин оборудовалась навесными экранами для защиты от кумулятивных снарядов и пуль противотанковых ружей.
С лета 1943 г. на серийные машины StuG Ausf G стали наносить антимагнитное покрытие (циммерит) для защиты от магнитных кумулятивных боеприпасов.
С 1944 г. стали выпускаться штурмовые орудия модели G с новой маской орудия обтекаемой формы, называемой «Свиное рыло». Всего было создано 7834 установки типа G.
В ноябре 1943 г. немцы создали прототип штурмового орудия на базе шасси среднего танка Pz.Kpfw IV с использованием элементов бронирования штурмового орудия StuG 40. Уже 6 декабря Гитлер приказал запустить в серию новую САУ, получившую название StuG IV.
С декабря 1943 г. установка выпускалась заводами фирмы «Нибелунген», а с января 1944 г. к производству были подключены и заводы Круппа. Всего немцы выпустили 1108 серийных машин, и еще 31 линейный танк был переделан в штурмовое орудие StuG IV.
Броня лба корпуса и рубки StuG IV имела толщину 80 мм, а кормы — 30 мм. В отличие от САУ StuG 40 место механика-водителя располагалось вне рубки, в специальной надстройке с перископическими смотровыми приборами и посадочным люком. Эта надстройка была устроена слева в передней части корпуса.
САУ вооружалась 7,5-см пушкой StuK 40 L/48 с боекомплектом на 63 выстрела.
С февраля 1944 г. САУ StuG IV стали выпускаться с маской типа «Свиное рыло». Позже на люке заряжающего начали устанавливать дистанционно управляемый пулемет MG 34, а на корпусе — гранатомет для стрельбы осколочными гранатами.
Тот же двигатель «Майбах» мощностью 300 л.с. допускал скорость хода по шоссе до 38 км/ч. Вес установки составлял 23 т. Экипаж 4 человека. Габаритные размеры САУ: 6720×2950×2200 мм.
Первые подразделения штурмовых орудий начали формироваться с 1 сентября 1939 г. Они сводились в батареи, состоящие из трех взводов по два орудия в каждом. Во всех взводах имелось еще по одной машине снабжения (транспортер боеприпасов Sd.Kfz.253) и по одной машине передовых артиллерийских наблюдателей (Sd.Kfz.252).
Первые три батареи, 640-я, 659-я и 660-я, имевшие такую организацию, участвовали в боевых действиях во Франции. К окончанию кампании на фронт прибыла 665-я батарея.
В ходе французской кампании началось формирование штурмовых дивизионов. Приказ о формировании первого дивизиона был отдан 16 апреля 1940 г. Согласно этому приказу 20―22 апреля был сформирован штурмовой дивизион № 600, состоявший из трех батарей штурмовых орудий.
Во вторжении в Югославию и Грецию в апреле―мае 1941 г. приняли участие 184-й, 190-й и 191-й дивизионы штурмовых орудий, оснащенные САУ StuG III Ausf модификаций A — D.