En vakuumversjon av Merlin 1D-motoren ble utviklet for Falcon 9 v1.1 og Falcon Heavy 2. trinn. Fra og med 2020 er kraften til Merlin 1D Vacuum 220.500 lbf (981 kN) med en spesifikk impuls på 348 sekunder, den høyeste spesifikke impulsen noensinne for en amerikansk hydrokarbonrakettmotor. Økningen skyldes det større ekspansjonsforholdet som gis ved å operere i vakuum, nå 165: 1 ved hjelp av en oppdatert dyseutvidelse. Motoren kan strupes ned til 39% av sin maksimale skyvekraft, eller 360 kN (81.000 lbf).