Так и закончилась бы история самолета F4F, но Грумман проявил недюжинную настойчивость, которая встретила понимание у некоторых сотрудников Бюро Аэронавтики. В результате, ему удалось получить разрешение продолжить работу над F4F на свой риск. В октябре были представлены чертежи и расчетные данные новой машины. Проект получил одобрение и Грумман приступил к переделке прототипа под новый стандарт, получивший обозначение XF4F-3. Переделки были очень существенны, что и объясняет смену номера модификации. От старого самолета остался один фюзеляж. Размах крыла увеличился с 10,363 до 10,582 мм, а площадь крыла увеличилась с 21,554 до 24,155 м^2. Масса самолета также возросла с 2450 до 2722 кг. Вооружение самолета усилили. 12,7-мм пулеметы перенесли из фюзеляжа в крылья, а на их месте в фюзеляже установили два 7,62-мм пулемета. Двухлопастный винт Hamilton Standard заменили новым винтом Curtiss Electric с изменяемым в полете шагом. Оконцовки крыльев и хвостового оперения приобрели прямоугольные очертания, что со временем также стало отличительной чертой самолетов фирмы. Самолет получил новый двигатель Pratt & Whitney «Twin Wasp» SC2-G (XR-1830-76). Новый мотор был чуть длиннее старого, что потребовало изменить форму капота. Кроме того, мотор оснащался двухскоростным двухступенчатым наддувом. Двигатель развивал стартовую мощность 897 кВт/1217 л.с. Но самое главное, двигатель меньше терял мощность с высотой. Так, на высоте 11000 фт/ 3353 м мощность составляла 785 кВт/1065 л.с., а на высоте 19000 фт/5791 м — 748 кВт/ 1014 л.с. Литера «X» в названии двигателя указывала на то, что это был прототип. Грумман отчаянно рисковал. Если бы новый мотор оказался столь же ненадежным, как и старый, это могло бы не только похоронить проект, но и погубить фирму. Но победить можно было только рискуя, и Грумман на этот риск пошел. В какой-то мере риск снижало то обстоятельство, что двухступенчатый наддув уже был известен на флоте. В 1935 году двухступенчатый наддув поставили на Vought XF3U-1, а в 1936 году — на прототипе Douglas XTBD-1 «Devastator».