OV-10D
海军陆战队对改进“野马”更为积极，他们希望OV-10A能装备新型传感器和重火力，从而在夜间打击敌人。为此陆战队向工业界发出了招标，最后罗克韦尔赢得合同。两架OV-10A被改装为YOV-10D夜间观测炮艇机（NOGS），1970年交付陆战队评估。YOV-10D取消了机枪短翼，在后机身下方安装一座炮塔，内置一门通用电气的M197 20毫米加特林机炮，货舱容纳炮塔系统和弹药。机鼻加长76厘米，在下方安装一座前视红外（FLIR）视频系统转塔。YOV-10D的翼下挂架是“湿”式，可挂379升副油箱，但失去了“响尾蛇”发射能力。
YOV-10D夜间观测炮艇机的特点厂家宣传广告，强调YOV-10D同时具有反装甲和反直升机能力YOV-10D机鼻下方的FLIR转塔和机腹炮塔特写，注意新的圆形桨尖螺旋桨
两架YOV-10D在美国本土完成试飞后，被交给海军“黑色小马”中队在越南进行作战评估。越战中YOV-10D出动超过200架次，证明了自身的杀伤力，有两次甚至粉碎了敌人对孤立前哨基地的进攻。于是陆战队决定投产炮艇机，生产型有以下几点改动：
1、“野马”一直以来都饱受动力不足的困扰，炮艇机在安装炮塔和FLIR转塔后重量又大幅增加，所以OV-10D生产型换装了单台功率775千瓦（1040轴马力）的盖瑞特T76-G-420/421发动机，驱动复合材料螺旋桨。新型螺旋桨是圆形桨尖而不是方形。但即便更换了大功率发动机，OV-10D也仅仅是增加了速度，其他性能没有改善。
OV-10A的方形桨尖螺旋桨OV-10D的新螺旋桨除了气动改进外，还提高了寿命
2、原型机的20毫米炮塔运行良好，但因缺乏资金，生产型没有安装该炮塔，为此恢复了机枪短翼。
3、OV-10D安装了改进型FLIR转塔，内部增加激光测距仪和目标指示器，炮塔的电气系统安装在货舱内。
OV-10D生产型的机身布置
4、发动机排气管增加了红外抑制器，基本上就是一个套在排气管外面的金属圆筒，前端引入冷空气与废气混合排出，减小红外辐射，以降低被红外制导导弹锁定的概率。
结构非常简单的红外抑制器
最后陆战队只把18架OV-10A升级成OV-10D夜间观测系统（NOS），由于取消了炮塔，所以不能称之为炮艇机了。OV-10D的改装始于1978年，1979年末开始交付。
为了节约资金，OV-10D NOS并没有安装炮塔
进入80年代后陆战队的“野马”继续在一线服役，OV-10A和OV-10D也得到持续改进，改进重点是电子对抗系统。“野马”首先在两个尾梁中段外侧各增加了一个AN/ALE-39箔条/红外干扰弹发射器，每个可容纳30枚箔条或红外干扰弹。之后又增加了一套AN/APR-39雷达告警接收机，然后是一套AN/ALQ-144红外对抗系统（IRCM）。AN/ALQ-144也被称为“热转”干扰机，通过一个旋转快门控制红外辐射的开关来迷惑红外导弹。该设备也被称为“迪斯科灯”，安装在“野马”的机背。
OV-10D机背安装的AN/ALQ-144红外干扰机
OV-10D+
1985年陆战队决定实施一个更全面的“野马”升级项目，把23架OV-10A和14架OV-10D升级到OV-10D+。升级内容包括机身延寿、升级发动机和FLIR、航电重大升级、安装“玻璃”座舱等，机翼挂架恢复“响尾蛇”布线。经过升级的OV-10D+具备优秀的战术通讯能力。
参加海湾战争的OV-10D+，隶属VMO-2中队，临时刷上了沙漠迷彩
1990年OV-10D+开始交付，服役时正好赶上海湾战争。陆战队派出的“野马”通过两种途径抵达中东战场，一是从美国起飞进行多站式转场，二是由航母或军舰搭载。拜“野马”的短距起降能力所赐，该机可轻易从航母无弹射滑跑起飞，降落在最终的岸基基地，当然因为没有拦阻钩而无法在航母上降落。海湾战争前陆战队进行了几次“野马”航母起飞的训练，这时果然派上了用场。战争中“野马”被伊拉克红外导弹击落了两架，美国空军因“野马”太脆弱干脆没有派该机参战。
1983年OV-10A在“拿骚”号两栖攻击舰上进行起飞测试由军舰运输前往海湾的OV-10A/D+从航母起飞继续前往沙特的OV-10A 战争结束后陆战队吸取教训继续升级OV-10D+，为其增加一套AN/AAR-7导弹告警系统，并进一步延寿机身以使“野马”服役到21世纪。但是在1994年春，陆战队因预算问题最终放弃了OV-10，而美国空军在前一年就退役了全部OV-10A。
OV-10T
越战中美国空军与罗克韦尔讨论了以OV-10A为基础研制一种轻型运输机的事宜，罗克韦尔于是提出了OV-10T方案。OV-10T增加翼展，中央机身是宽大的盒形结构，前方为并列双人座舱，货舱可容纳8名乘客或12名伞兵，也可以布置6副担架和2名医务兵，或载货2040千克。该机还有改装成炮艇机的潜力。但空军最后失去了对“野马”轻型运输机的兴趣，OV-10T永远停留在了纸面上。罗克韦尔还提出了其他一些的“野马”派生型方案，其中包括一种4发方案，但都没比OV-10T走得更远。
OV-10A已经具有很强的运输能力OV-10T想象图“野马”的喷气改型就属于恶搞了
OV-10(X)“超级野马”
但“野马”的故事还没有结束，2009年美国空军因反游击战的需要，表示有兴趣装备一种涡桨COIN飞机。数家制造商提交了各自的涡桨轻型攻击机方案，其中有巴西的“超级巨嘴鸟”、雷声T-9教练机改型、波音则提交了“野马”的全新改型——OV-10(X)“超级野马”。“超级野马”在外观上与OV-10D相似，升级了发动机、具有全新的“玻璃”座舱、安装了现代化成像/目标指示转塔在内的全新航电。“超级野马”除了短翼机枪外，机腹还可安装一座30毫米机炮炮塔，该机可挂载多种现代化武器，如12枚“地狱火”反坦克导弹。
OV-10(X)“超级野马”想象图，基本上就是现代化的OV-10D+