Wszystkie zbudowane do tej pory wersje samolotu wzięły udział w działaniach bojowych podczas konfliktu w Wietnamie, samoloty OV-1B i OV-1C latały w parach, uzupełniając się nawzajem.
W maszynach wersji OV-1D powrócono do dużej rozpiętości, którą zmniejszono w wersji C oraz dodano możliwość montowania wymiennie obydwu zestawów urządzeń rozpoznawczych, zarówno radaru obserwacji bocznej jak i po trwającej mniej niż godzinę wymianie, systemu rozpoznania w podczerwieni. Zamontowano również mocniejszy silnik Lycoming T53-L-701. Wybudowano 37 nowych samolotów w wariancie D oraz przebudowano 108 (niektóre źródła podają 72) maszyn z wariantów B i C na wersję D. W 1974 (niektóre źródła podają 1976) roku dwa samoloty OV-1D zostały zakupione przez Izrael.
Na początku lat 70. OV-1 zostały przystosowane do wypełniania nowych zadań w zmieniających się warunkach pola walki, rozpoznawania i zakłócania radioelektronicznego. Samoloty OV-1C zostały przebudowane w ramach programu Quick Look I do wersji RV-1C, na których zamontowano urządzenie ALQ-133 podwieszane pod skrzydłem, którego zadaniem było wykrywanie i monitorowanie wrogich emisji radiolokacyjnych.