Максимальная бомбовая нагрузка составляла 1130 кг, по одной 454-кг бомбе на подкрыльевых пилонах и одна бомба массой 227 кг — под фюзеляжем. Не исключалась возможность монтажа «мокрых» пилонов на «Тандерболтах» более ранних серий, однако на практике это мероприятие требовало больших трудозатрат, связанных с монтажом трубопроводов в толще крыла. Истребители P-47D-15-RA и Р-47D-15-RE имели еще одно важное нововведение — фонарь кабины с механизмом аварийного сброса. Теперь летчику, чтобы покинуть кабину самолета не надо было тратить время на сдвиг сегмента фонаря назад. Заедание подвижного сегмента уже не могло сделать пилота заложником поврежденного истребителя.
Истребители P-47D-16-RE (254 самолета с заводскими номерами 42-75865 — 42-76118) и P-47D-15-RA (29 самолетов с заводскими номерами 42-23114 — 42-23142) отличались от P-47D-11-RE модифицированными под использование высокооктанового бензина двигателем и топливной системой. Самолеты поставлены в 1944 г.
Очередным значительным шагом в линии развития истребителя «Тандерболт» стал самолет серии «D-20» — увеличена высота хвостовой опоры шасси, с целью снижения аэродинамического сопротивления облагорожена форма подкрыльевых пилонов, установлены двигатели R-2800-59, вместо электроподогрева отсеков вооружения и кабины летчика стал использоваться подогрев выхлопными газами двигателя, модернизировано радиооборудование и система впрыска воды в цилиндры двигателя. Самым «видимым» изменением стал отказ от маскировочной окраски, «Тандерболты» перестали красить начиная с P-47D-20-RE с заводским номером 42-25274. Окраска не только увеличивала массу самолета, но и за счет большей чем у полированного металла шероховатости создавала дополнительное аэродинамическое сопротивление. В условиях абсолютного господства в воздухе авиации союзников маскировочную окраску самолетов признали излишней. Было изготовлено три сотни P-47D-20-RE (заводские номера 42-76365 — 4276614 и 42-25274 — 42-25322. Самолет с заводским номером 42-76614 (235-я серийная машина) достраивался как XP-47L с каплеобразным фонарем и срезанным гаргротом.
Истребителей P-47D-20-RA было поставлено 187 штук, заводские номера 43-25254 — 43-25440, самолеты P-47D-20-RE были идентичны выпуска завода в Фэрмингдейле.