Сокращение количества деталей на 15 % было достигнуто путем использования выходящего под большим давлением из турбонасоса горючего для привода системы отклонения двигателей. Основные клапаны горючего и окислителя так же приводились в действие давлением топлива, в отличие от ранее применявшихся систем, где эта система работала на газообразном гелии, хранившемся под большим давлением в сферических баллонах из титана.
Вес силовой установки уменьшился в результате замены металлических обручей, охватывающих камеры сгорания стартовых двигателей, обручами из армированного стеклотканью пластика.
Повышение тяги силовой установки позволило поставить на ракету более мощную боеголовку W-38 в 3,7 Мт. Для нее разработали новую ГЧ типа Мк.4. Расчетная дальность полета Atlas Е составляла 16000 км.
Для повышения точности ракеты на нее поставили чисто инерциальную систему наведения от МБР Titan, которую выпускало военное отделение фирмы Bosh.
Первый пуск Atlas Е состоялся 11 октября 1960 года. Этот и два последующих пуска закончились неудачей. Только через год конструкторам удалось устранить все недостатки ракеты и поставить ее на вооружение.
Последней боевой модификацией ракеты Atlas стал ее шахтный вариант Atlas F. Отличительными его особенностями стали: установка специального оборудования в топливных магистралях стартовых и маршевого двигателей до основных топливных клапанов, позволяющего длительно хранить ракету с заправленным баком. Конструкторы установили дренажное устройство для удаления осадка, который мог образоваться на дне бака при длительном хранении. На пусковом комплексе поставили специальное заправочное оборудование, дополнительные резервуары с гелием для наддува баков при ускоренной подготовке к запуску.
На последних сериях ракет Atlas F устанавливалась ГЧ от ракеты Minuteman типа Мк.5.
Первый запуск Atlas F состоялся 8 августа 1961 г. Ракета пролетела по трассе Атлантического полигона около 9200 км и упала в заданном районе вблизи острова Вознесения.
Первым подразделением, освоившим новые ракеты, стала 576 эскадрилья 704 SMW (579 SMS — Strategic Missile Squadron). 9 сентября 1959 года ее личный состав произвел первый удачный запуск.
Строительство боевых позиций для ракет на базе Vandenberg в штате California началось еще 1957 году. Пусковые столы находились в легких укрытиях ангарного типа, со сдвижными крышами. Ракета закатывалась в укрытие транспортером, в горизонтальном положении. Для ее закрепления к стартовому столу он поворачивался на 90 градусов. От пускового стола отходила жесткая решетчатая ферменная конструкция подъемника, простирающаяся вдоль всего корпуса и имеющая два захвата в виде кронциркуля, которые зажимали переходное кольцо в хвостовой части снаряда.
После закрепления ракеты к кольцу, начинались операции по установке ГЧ.
Вокруг ангара располагалось наземное вспомогательное оборудование, основными элементами которого являлись баки для хранения компонентов топлива, баллоны с гелием, под давлением которого топливо поступало в баки, центр управления и радиооборудование, входящее в наземную часть системы наведения.
После принятия решения на пуск включалось питание системы подъемника ракеты. Электрогидравлическая система мощностью 75 л. с. сдвигала крышу укрытия назад, после чего подъемник начинал устанавливать Atlas в вертикальное положение. На установку в вертикальное положение уходило около двух минут. В дальнейшем, когда появились ангары с крышами, сдвигающимися в стороны, это время существенно сократили.
После установки в вертикальное положение топливные системы ракеты продувались азотом, автоматически подавались окислитель и топливо, и начинался отсчет предстартового времени.
Первым боевым соединением ракет Atlas, ставшим на боевое дежурство, стало 706-е SMW на базе Warren в штате Wyoming. Строительство этой базы площадью около 80 км2 отставало от графика из-за массовых забастовок рабочих, поэтому она не совсем соответствовала постоянно совершенствующимся ракетам и способам их запуска.
546-я эскадрилья крыла размещалась в шести пусковых комплексах открытого типа.
565-я эскадрилья имела три стартовых комплекса в легких ангарах с раздвигающейся в стороны крышей.
549-я эскадрилья располагала девятью пусковыми установками ангарного типа, углубленными в землю.
Боевая готовность базы Warren была достигнута в 1960 году.
Вторая боевая база “Атласов” Fairchild в штате Washington была введена в строй в октябре 1961 года. На базе имелось девять пусковых установок по типу 549-й эскадрильи. База отличалась защищенной микроволновой системой связи.
Третья база Forbes в штате Kansas вступила в строй в октябре 1961 года. Количество пусковых установок и их тип был таким же, как и на базе Fairchild.