Công tác phát triển máy bay cảnh báo sớm E-2D Advanced Hawkeye bắt đầu vào năm 2013, theo giới thiệu của Công ty Northrop Grumman, một số cải tiến tương đối rõ rệt của máy bay cảnh báo sớm này bao gồm:
Radar hoàn toàn mới đồng thời có khả năng quét cơ giới và điện tử, buồng lái thủy tinh tích hợp tổng thể, hệ thống nhận dạng địch-ta tiên tiến, trạm làm việc chiến thuật và máy tính nhiệm vụ mới, liên kết dữ liệu và hệ thống chi viện điện tử kiểu tăng cường.
Người phụ trách Văn phòng chương trình hệ thống số liệu chiến thuật của máy bay E-2, đại tá John Lemmon cho biết:
"Máy bay cảnh báo sớm E-2D có thể phát hiện mục tiêu cỡ nhỏ trên mặt đất và trên mặt biển ở khoảng cách tương đối xa, tại khu vực ven biển và trong môi trường phức tạp trên đất liền.
Từ đó làm cho tính linh hoạt và khả năng nhận biết tình hình của máy bay chiến đấu và được cải thiện rất lớn, vượt các phiên bản trước đây của máy bay cảnh báo sớm dòng Hawkeye".
Ngoài ra, động cơ của máy bay cảnh báo sớm E-2D cũng đã được nâng cấp, từ đó có thể cung cấp nhiều điện và khả năng làm mát tốt hơn, thân máy bay cũng được gia cố để bảo đảm cho máy bay sau khi tăng thêm trọng lượng vẫn có thể đáp ứng yêu cầu.
Theo tiết lộ của Công ty Northrop Grumman, hải quân Mỹ chuẩn bị mua sắm 75 máy bay E-2D. Hiện nay, có 62 máy bay cảnh báo sớm E-2C biên chế trong Hải quân Mỹ, có 28 chiếc E-2C khác đang phục vụ cho lực lượng vũ trang Ai Cập, Pháp, Nhật Bản và Đài Loan.