Внешне F6F-5 не отличался от F6F-3. Боковые оконца за креслом пилота, характерные для F6F-3, имелись и на первых 2000 истребителях F6F-5. Все F6F-3 имели один регулируемый и один фиксированный триммер на левом элероне. У F6F-5 регулируемый и фиксированный триммер имелись на обоих элеронах, при этом триммер на левом элероне можно было регулировать из кабины пилота. Кроме того, фонарь F6F-3 имел плоское бронебойное стекло толщиной 38,1 мм, которое устанавливалось внутри кабины. В пространство между фонарем и бронестеклом поступал теплый воздух от двигателя, который исключал обледенение. У истребителей F6F-3N и F6F-5 пуленепробиваемое стекло стояло вплотную к стеклу фонаря.
Однако внутреннее устройство самолета F6F-5 заметно изменилось. Добавили еще одну бронеплиту, хвостовую часть усилили, чтобы исключить деформацию несущих деталей, часто отмечаемую у F6F-3. Иногда деформация была столь сильной, что изменялся силуэт самолета и расходилась обшивка. На F6F-5 установили форсированный двигатель R-2800-1OW, оснащенный системой впрыска воды, что позволяло кратковременно повышать мощность двигателя до 2200 л.с. После первых полетов в апреле 1944 года выяснилось, что F6F-5 развивает скорость на 28 км/ч больше, чем F6F-3. Хотя скороподъемность была охарактеризована расплывчато (немного лучше или хуже на разных режимах полета), благодаря подпружиненным триммерам на элеронах F6F-5 отличался заметно лучшей маневренностью.
Модификацию F6F-5 поставлялась и в Великобританию. Всего англичане получили 849 самолетов «Hellcat F» Mk II. Англичане дополнительно модифицировали полученные машины. На фирме Blackburn Aircraft под крыльями самолетов устанавливались направляющие для английских ракет. Кроме того, большинство машин переделали в разведчиков, дав им обозначение «Hellcat FR» Mk П. Некоторые машины переделали в безоружных разведчиков «Hellcat PR» Mk II.
Конструкторы не забыли и о высотной модификации самолета XF6F-2, оснащенного двигателем с наддувом. Эта задача лишь отошла на задний план из-за перегрузки конструкторов работой. Однако требование Бюро Аэронавтики заставили ускорить работы в этом направлении. Чтобы быстрее решить задачу с конвейера сняли последний F6F-3 (66244). На машину поставили двигатель Pratt & Whitney R-2800-21. Двигатель вращал четырехлопастной винт с коком и накладками на лопастях. На двигателе также установили наддув Р14В конструкции швейцарского инженера Рудольфа Бирманпа. Иммигрировавшего в США. Получившийся самолет облетал 7 января 1944 года летчиком-испытателем Карлом Албером. После завершения испытаний всю программу свернули. Двигатель и наддув сняли, на машину поставили штатный мотор R-2800-10W. В итоге получился серийный F6F-3, который передали ВМФ. От создания высотного самолета отказались по причине… отсутствия противника на больших высотах.