Um eine Skyhawk mit zwei Plätzen zu schaffen, baute Douglas einen 28-Zoll-Stecker in die A-4E zwischen dem normalen Cockpit und dem Rumpftank ein, der etwas verkleinert wurde, um die Änderung zu ermöglichen. Das J52-P8A/P8B-Turbotriebwerk von Pratt & Whitney trieb die TA-4F an. Der Jet war außerdem mit einer Bugradsteuerung, Flügelspoilern zur Verbesserung des Auftriebs und einem Paar Escapac 1C-3 Schleudersitzen ausgestattet. Die TA-4F wurde 1966 bei den VA-125 Rough Raiders in der NAS Lemoore in Kalifornien in Dienst gestellt. Einige von ihnen wurden mit zusätzlicher Missionsausrüstung modifiziert und als Fast Forward Air Controllers (FastFACs) des Marine Corps in Vietnam eingesetzt.
Tausende von Marinefliegerschülern schlossen ihre Ausbildung mit dem TA-4J Skyhawk Advanced Jet Trainer ab. Die TA-4J war im Wesentlichen eine TA-4F ohne Waffensysteme und ohne die Möglichkeit, ein Buddy-Pod für den Treibstofftransfer mitzuführen. Das J-Modell wurde von einem weniger kräftigen, aber immer noch spritzigen J52-P6-Motor angetrieben. Die ersten TA-4Js wurden 1969 bei der Ausbildungsstaffel ZWEI EINS (VT-21) Fighting Redhawks auf der NAS Kingsville in Texas in Dienst gestellt. In der Folge wurden etwa 100 der ursprünglichen TA-4F auf TA-4J-Spezifikationen umgerüstet, wobei viele dieser Flugzeuge ihre J52-P8A/P8B-Triebwerke behielten. Neben der Ausbildung von Marinefliegerschülern flogen sowohl die TA-4J als auch die TA-4F mit vielen der gleichen Aggressoreinheiten wie die einsitzigen Skyhawks.
23 TA-4F wurden in der Naval Air Rework Facility (NARF) Pensacola für das Marine Corps umgerüstet. Die Leathernecks benötigten ein modernes FastFAC-Flugzeug, und diese neue Konfiguration wurde als OA-4M bezeichnet. Die TA-4F wurde mit der Avionik und dem Großteil der Missionsausrüstung der A-4M ausgestattet. Ursprünglich sollte die OA-4M von der P&W J52-P408 angetrieben werden, wurde dann aber stattdessen von der J52-P8A/P8B der TA-4F angetrieben. Die OA-4Ms mit zwei Plätzen hatten einen Buckel und trugen die gebogene Betankungssonde, die erstmals bei der A-4F zu sehen war. OA-4Ms wurden hauptsächlich von den Marine Corps Headquarters and Maintenance (H&MS) Staffeln betrieben. Viele wurden an andere Regierungen verkauft, als sich die Anforderungen des Marine Corps änderten und sie von den Marines nicht mehr benötigt wurden.
Die ausgestellte TA-4J wurde am 18. Mai 1972 mit der VT-7 „Eagles“ bei der NAS Meridian, MS, in Dienst gestellt, wo Flugschüler ihre Jet-Ausbildung absolvierten. Im Juli 1992 befand sie sich auf einem Überland-Trainingsflug von der MCAS El Toro, als sie nach einem abgebrochenen Start vom Ende der Landebahn in ein Erdbeerfeld geriet. Etwa 200 Meter hinter dem Ende der Landebahn Seven Left kam sie mit der Nase im Boden vergraben zum Stehen. Die beiden Besatzungsmitglieder, ein Flugschüler und ein Fluglehrer, überstanden den Vorfall unversehrt. Das Flugzeug wurde jedoch als unwirtschaftlich eingestuft und dem Flying Leatherneck Aviation Museum zugewiesen, das sich zu dieser Zeit auf der MCAS El Toro befand. Dieses Flugzeug ist eine Leihgabe des National Museum of the Marine Corps und ist in den Farben von H&MS-11 lackiert, die die TA-4F als FastFAC in Vietnam flog.