对“阿帕奇”自身的改进有点耗时，麦道在上世纪80年代末曾经提出过AH-64B改进型，美国陆军也考虑了AH-64A升级计划，但都没有付诸实施，这是因为航电技术日新月异，上述改进在硬件实施阶段就会变得过时。海湾战争后，美国陆军终于下决心升级AH-64A，计划把254架AH-64A增量升级到AH-64A+标准，该机将换装新型旋翼叶片、带GPS卫星接收机和备用惯导系统（INS）的新型导航系统、发动机进气口沙滤器（海湾战争证明该装置在沙漠环境下的必要性）、新型保密无线电、数据链。
但到了1992年，美国陆军放弃了AH-64A+升级计划，决定启动更强大AH-64D改进型的研制。1990年8月，AH-64D研制计划获得绿灯，5架AH-64D原型机中的第一架原型机于1992年4月15日首飞。麦道在1996年获得了该机的生产合同，第一架生产型AH-64D于1997年春交付美国陆军。
AH-64D原型机
“长弓阿帕奇”
AH-64D的航电经过重大升级，其中包括：
现代化座舱，前后座舱都具有两个15×15厘米（6×6英寸）多功能显示器（MFD），同时大大简化了AH-64A上的老式开关-表盘控制布局。AH-64D原型机安装的是单色显示器，生产型改用彩色显示器。
AH-64D前座炮手座舱
后座飞行员座舱
PlesseyAN/ASN-157多普勒雷达导航系统、霍尼韦尔AN/APN-209雷达高度计和双GPS-INS导航系统。GPS-INS系统相对于原先的HARS系统是一大进步。
改进型语音无线电和MD-1295A综合数据调制解调器（IDM），能与其他平台交换作战数据。
具有数据传输模块（DTM）的全新汉密尔顿标准处理器系统，允许将任务计划上传至直升机，此外还具有双MILSTD-1553B数字航电总线。
AH-64D可以通过大型颊部整流罩与AH-64A区分开来，这是为了容纳新型航电设备。此外该机的电力容量增加了一倍。
AH-64D的两侧颊部大型整流罩
部分AH-64D安装了桅顶支座以安装“长弓”系统，以发射AGM-114L“长弓地狱火”导弹。整套“长弓”系统包括AN/APG-78火控雷达（FCR）、AN/APR-48A射频干涉仪（RFI）无源辐射定位系统。与TADS相比，“长弓”系统具有更好的全天候/昼夜瞄准能力，能远距离实施攻击，并降低了误伤友军的风险。要知道在海湾战争中曾发生多起“阿帕奇”误伤美军装甲车的事件。
桅顶雷达能让“阿帕奇”悬停在树梢高度瞄准敌人，这是安装在机鼻的TADS所无法实现的。在“阿帕奇”项目之初，就有人设想把TADS安装在桅顶，但这个概念超越了当时的技术。“长弓”雷达可同时跟踪12个目标，“长弓地狱火”导弹发射后可自主跟踪目标，适用于打击地面和空中目标。
头上顶个球的“长弓”雷达，球下方是AN/APR-48A射频干涉仪
AN/APG-78火控雷达
1995年春，美国陆军在加州亨特利格特堡进行AH-64A和AH-64D的对比测试，想搞清楚AH-64D的进步到底有多大。在测试中，AH-64A击毁了75个敌方目标，自身损失28架，误伤34个友军目标。而AH-64D击毁了300个敌方目标，自身仅损失4架，同时没有任何误伤。
带“长弓”雷达的“阿帕奇”被命名为AH-64D“长弓阿帕奇”。而没有雷达AH-64D直到1993年末一直被美国陆军称为AH-64C，后来才改为AH-64D“阿帕奇”。除雷达外这两种型号之间的差异很小，因为AH-64D可在几小时内在外场被升级到AH-64D“长弓阿帕奇”。
头上没有球的AH-64D“阿帕奇”
美国陆军曾考虑把所有AH-64A升级成AH-64D，其中“长弓阿帕奇”的数量占三分之一，但最后只升级了501架AH-64A，这与陆军期望的600架“阿帕奇”AH-64D机队的规模略有差距。未升级的AH-64A原本预定移交给陆军国民警卫队以取代AH-1“眼镜蛇”，但在2012年底全部退役。
大约一半AH-64D升级了功率加大的T700-GE-701C涡轴发动机，该机的的另一个升级项目是旋翼折叠系统，波音从2003年开始交付旋翼折叠套件。
AH-64D的手动旋翼折叠系统，便于机载运输
“阿帕奇”的标准空空导弹终于尘埃落定，“毒刺”在与英国“星光”导弹的竞争中胜出。在早期测试中，空空导弹是挂载在“阿帕奇”的短翼外侧挂架下方的，后改成挂载于翼尖两侧的发射管内。由于“毒刺”的重量很轻，所以没有理由占据短翼的重型挂架。
AH-64的双联“毒刺”发射管
此外，美国陆军启动了“箭头”项目，也被称为现代化TADS/PVNS（M-TADS/PNVS）项目，通过采用最新的传感器技术对“阿帕奇”的光电观瞄系统进行升级，来降低维护工作量，提高可靠性，并在最大射程上提高“地狱火”的瞄准精度。新FLIR有三种视野，并为炮手配备了一个新的LCD显示器，飞行员FLIR有两种视场。该系统还包括一台变焦CCD电视摄像机，一台激光测距仪和光斑跟踪器，以及自动目标跟踪和瞄准系统。M-TADS/PVNS于2003年底投产，2005服役，共有704架“阿帕奇”安装了“箭头”，该系统目前在增量升级中。
安装M-TADS/PNVS的“长弓阿帕奇”
“阿帕奇”的武器库中也增加了新单元，包括最新的AGM-114R“地狱火”导弹。该弹具有改进的战斗部，可攻击一系列不同的目标。其制导系统也经过改进，具有大离轴角发射能力。该机目前还能发射激光制导的70毫米火箭，也就是先进精确杀伤武器系统（APKWS）。
“地狱火”导弹家族
披萨运输机
自从休斯飞机公司的AH-64“阿帕奇”武装直升机在1986年4月服役后，这种知名重型武装直升机就在不务正业转行运输直升机的道路上越跑越远……
借助武装直升机强大火力和防护力运输人员的想法早已不是什么新鲜事了，苏联时代的米-24“雌鹿”就把这一设想发挥得淋漓尽致，其载员舱可装载一个完整步兵班执行机降作战，堪称飞行步战。
当然，先天不足的“阿帕奇”并不奢望能运输一个步兵班，但运输一两名人员执行搜救或者特战任务踮起脚尖还是能做到的。上世纪90年代末，一家英国公司就为“阿帕奇”研制了一种外挂式载人吊舱，这种吊舱大小类似副油箱，可挂载于武装直升机或垂直起降战斗机翼下挂架，吊舱内部配备有氧气罐和加热器，可供一人仰卧。可惜的是囊中羞涩的英国国防部并没有出钱支持该项目，导致载人吊舱无疾而终。
“阿帕奇”的载人吊舱