О A-20F разговор шел уже во время подписания контракта на А-20А. Самолет оснастили тремя турелями «Дженерал Электрик». Первое время самолет рассматривался как этап в программе создания бомбардировщика В-29 «Суперфортресс». Был построен всего один прототип — XA-20F.
До этого времени самолеты А-20 в модификациях А, В и С выпускались, главным образом, для европейских союзников. Иначе сложилась судьба у A-20G. Во-первых, это была первая по настоящему массовая модификация самолета. Во-вторых, самолет выпускался прежде всего для американской авиации. Всего собрали 2850 машин A-20G в нескольких сериях от G-1 до G-45.
Самолеты A-20G-1-DO отличались от своих предшественников глухим носом и экипажем из двух человек. В носовой части фюзеляжа вместо места бомбардира стояли пушки или пулеметы. Двигатели остались прежними — R-2600-23. Вооружение изменилось и состояло из четырех 20-мм пушек М-1, установленных в носу (боекомплект 60 выстрелов на ствол), двух 12,7-мм пулеметов «Браунинг» (500 выстрелов на ствол) по бортам фюзеляжа, двух 12,7-мм пулеметов в хвостовой установке и один 7,62- или 12,7-мм пулемет в днище хвостовой части фюзеляжа. Под крыльями предусматривалась возможность подвесить четыре бака по 644 л каждый.
Конструкция сохранилась без изменений в сериях G-5, G-10 и G-15. Всего построили 250 самолетов. Усиление вооружения и конструкции самолета привели к его перегрузке, тогда как мощность двигателей осталась прежней. В результате летные качества самолета резко ухудшились. Поэтому военные были не в восторге от этих машин. От производителя потребовали улучшить характеристики машин. Кроме того, военные предложили заменить ненадежные пушки М-1 на проверенные пулеметы калибра 12,7 мм с боекомплектом 400 выстрелов на ствол. Первые, вооруженные пулеметами вместо пушек А-20 появились в рамках серии G-20. Большинство пушечных G-20 (250 штук) отправили по ленд-лизу в СССР.
A-20G отличался от прежних модификаций закрытой вращающейся турелью «Мартин». Турель, оснащенная электрическим приводом, несла два 12,7-мм пулемета «Браунинг». Турель обеспечивала круговой сектор обстрела и практически не имела мертвых зон.
Турель потребовала изменить конструкцию фюзеляжа. В районе турели фюзеляж сделали шире на 15 см. Пулемет, защищавший нижнюю полусферу, оставили на месте. В результате самолет стал нести девять 12,7-мм пулеметов с боекомплектом 400 выстрелов на ствол (6 в носу, 2 в турели, 1 в днище). Такое вооружение было обычным для американской бомбардировочной авиации. Крупнокалиберный «Браунинг» был практически единственным типом пулемета, стоявшим на американских самолетах.
Турель «Мартин» и вооружение из 9 «Браунингов» стало стандартным вооружением последовавших серий A-20G (-25, -30, 35, -40 и -45). Характерной чертой самолетов этих серий стал и дополнительный бензобак, устанавливаемый в бомбовый отсек. Бак имел обтекаемую форму и плотно садился на крышку бомбового отсека. Большой запас топлива позволял уверенно перегонять самолеты из Аляски в Сибирь. Поскольку люк закрывался баком, самолет мог брать только четыре 227-кг бомбы на внешнюю подвеску. Была возможна и обратная конфигурация: баки подвешивались под крыльями, а бомбы помещались в бомбовый отсек. Самолет оснащался бомбовым прицелом, который позволял в какой-то мере компенсировать отсутствие в экипаже бомбардира.
Мысль о том, как бы усилить огневую мощь самолета, беспокоила не только конструкторов, но и летчиков. В некоторых частях под крыльями самолетов подвешивались трехметровые трубчатые направляющие для ракет М8 калибра 4,5-дюйма (11,43 см). A-20G мог нести до двенадцати таких ракет, сгруппированных в четыре батареи по три. Направляющие подвешивались на рамочном станке, который обеспечивал небольшой угол наведения.