На самолет решили установить двухконтурные двигатели Rolls-Royce RB.168-15R Spey 201, максимальная тяга которых была больше, чем у J79 на 12%, а форсажная – на 20%. В связи с возросшим расходом воздуха была увеличена площадь воздухозаборников. По расчетам, улучшение летных характеристик получалось столь значительным, что McDonnell предложила своим военным установить эти ДТРД на все американские «Фантомы», и даже придумала для них новое обозначение – F4H-2 для флота и F-110B для ВВС. Но Пентагон отказался, считая, что увеличение расходов на «Фантом» ухудшит финансирование перспективной программы TFX.