因为韩战造成美国财政恶化，因此全天候战斗机的开发由F-86系列改造，并沿用系列编号；说是改造，但D型与A型的设计相通性只有20%，基本上已经是不同机型，F-86D最终生产2,504架。F-86D为了空出雷达装设空间，原先的机首进气口下移，改变为类似F-16的下颚式进气，搭载有后燃器的J47-GE-17涡轮喷射发动机，并且具备电子控制的燃料分配系统。这套系统当飞行员推动飞行桿时，由电子电路根据进气量、发动机与后燃器的运作状况来决定供给多少燃料，避免造成无谓的浪费。F-86D的机鼻也安装一具AN/APG-3