Bevæpningen ble også lettere, i begynnelsen 2 stk 7,92mm maskingevær over motoren og en kanon mellom sylinderrekkene i V-12-motoren. Etter hvert ble maskingeværene erstattet av 13,2mm mitraljøser og kanonen kunne være enten en 20mm MG FF, 15mm MG 151 eller 20mm MG 151. Kanonen skjøt gjennom en hul propellaksel. Enkelte F-varianter hadde bare mitraljøser. Enkelte flygere mislikte sterkt den lette bevæpningen, men de fleste likte den lette, manøvrerbare maskinen. Mange veteraner anser F-varianten som det beste jagerflyet i hele Bf 109-serien. Den tyngre bevæpningen på senere varianter skyldes først og fremst at deres hovedoppgave var å skyte ned bombefly, ikke kjempe mot små, lette jagere.