Все вышеперечисленные модификации танка Pz.IV вооружались короткоствольной 75-мм пушкой с начальной скоростью бронебойного снаряда 385 м/с, которая была бессильна как против английской «Матильды», так и против советских Т-34 и КВ. После выпуска 462 машин варианта F производство их прекратили на один месяц. За это время в конструкцию танка внесли весьма существенные изменения: главное из них — установка 75-мм пушки KwK 40 с длиной ствола 43 калибра и начальной скоростью бронебойного снаряда 770 м/с, разработанной конструкторами фирм Krupp и Rheinmetall. Производство этих орудий началось в марте 1942 года. 4 апреля танк с новой пушкой был показан Гитлеру, и вслед за этим возобновился его выпуск. Машины с короткими пушками имели обозначение F1, а с новым орудием — F2. Боекомплект последних состоял из 87 выстрелов, 32 из которых размещались в башне. Машины получили новую маск-установку и новый прицел TZF 5f. Боевая масса достигла 23,6 т. До июля 1942 года было выпущено 175 Pz.IV Ausf.F2, еще 25 машин переоборудовали из F1. Судя по воспоминаниям Г. Гудериана в апреле 1942 года 12 танков Ausf.F2 изготовили с 80-мм лобовой броней. Эти машины предназначались для десанта на о. Мальта. Несколько машин модификации F2 позднего выпуска получили башни следующей модификации — Ausf.G.
>Новенький Pz.IV Ausf.F2. Весна 1942 года. Судя по всему, снимок сделан на одном из полигонов в Германии.
>Подорвавшийся на мине и добитый советской артиллерией Pz.IV Ausf.F2. Северный Кавказ, район г. Орджоникидзе (ныне Владикавказ), 1942 год.
Вариант Pz.IV Ausf.G (изготовлено 1687 единиц), выпуск которого начался в мае 1942 и продолжался до апреля 1943 года, принципиальных отличий от машин модификации F не имел. Единственной сразу бросающейся в глаза новинкой стал двухкаморный дульный тормоз пушки. Кроме того, на большей части выпущенных машин отсутствовали приборы наблюдения в лобовом листе башни справа от пушки и в правом борту башни. Впрочем, судя по фотографиям, этих приборов нет и на многих машинах варианта F2. Последние 412 танков Ausf.G получили 75-мм пушку KwK 40 с длиной ствола в 48 калибров. Машины поздних выпусков оснащались 1450-кг «восточными гусеницами» — Ostketten, дополнительной 30-мм лобовой броней (ее получили около 700 танков) и бортовыми экранами, что делало их почти не отличимыми от следующей модификации — Ausf.H. Один из серийных танков был переоборудован в прототип самоходного орудия Hummel.
>Pz.IV Ausf.G на НИБТПолигоне в Кубинке, 1947 год. Эта машина (№ 83122) экспонируется в Военно-историческом музее бронетанкового вооружения и техники по сей день.