Как известно, нет ничего более постоянного, чем временное. И это в полной мере относится к Модели 294. В августе самолет стал именоваться B-57D, а в апреле 1955 г. – RB-57D. Новый самолет имел менее 20% общности конструкции с бомбардировщиком. Так, фюзеляжные баки упразднили, а бомбоотсек переделали под размещение спецаппаратуры. Снизу фюзеляжа, за нишей передней опоры шасси, сделали 4 окна для фотокамер. Изменили носовой и хвостовой коки для установки оборудования. Но главные изменения коснулись крыла и силовой установки. Для разведчика было разработано новое крыло размахом почти 32 м, с увеличенной хордой и баками-кессонами, в которых размещался весь запас топлива. Обшивка крыла – частично трехслойная с сотовым заполнителем – была применена впервые на пилотируемом летательном аппарате. В дополнение к элеронам были установлены интерцепторы. От посадочных щитков и воздушных тормозов ради экономии веса отказались. Вместо J65 установили более мощные двигатели Pratt amp; Whitney J57-P-9 тягой по 4540 кг (в некоторых источниках указывается J-57-P-27 тягой 4760 кг), для чего пришлось перепроектировать мотогондолы.
При постройке первой партии самолетов использовали производственный задел по каркасам фюзеляжей В-57В. Головной в серии RB-57D-0 совершил первый полет 3 ноября 1955 г. За ним последовали остальные самолеты первой партии, 13 из которых – одноместные дневные фоторазведчики, оснащенные двумя парами АФА К-38 и КС-1 В и видоискателем VF-11. Семь самолетов (№№ 53-3970 – 53-3976, «Модель 744») имели оборудование для дозаправки топливом в воздухе, остальные (53-3977 – 53-3982, «Модель 294») этого оборудования не имели. Судя то тому, что самолеты использовались, по информации самих же американцев, не только для фото-, но и для электронной разведки, можно предположить, что перечень оборудования, установленного на этой модификации и приводимый заокеанскими историками, далеко не полный.
Еще одна одноместная машина – RB-57D-1 (№53-3963, «Модель 796») – предназначалась для ведения исключительно радиоэлектронной разведки. Фотооборудование уступило место электронике, «главным калибром» которой стала РЛС бокового обзора AN/APQ-56, предназначенная для электронного картографирования. Кроме нее, разведчик располагал еще несколькими поисковыми радарами, размещенными в центральной части фюзеляжа. Под носовым коком скрывалась навигационная РЛС AN/APN-107. RB-57D-1 был оснащен оборудованием для дозаправки в воздухе.
Вторая партия состояла из 6 машин RB-57D-2 («Модель797», №№ 53-3964 – 53-3969). Экипаж каждой из них состоял из летчика и оператора. В носовой части самолета также была установлена AN/ APN-107, имелось оборудование для дозаправки в полете. Основное отличие состояло в установке вместо РЛС бокового обзора мощной станции радиотехнической разведки – системы поиска направленного излучения AN/APA-69A с рабочим диапазоном 108 мГц – 10,75 гГц. Антенны этой системы располагались на законцовках крыла, в хвостовом коке и обтекателе в нижней части фюзеляжа.