Pour créer un Skyhawk à deux places, Douglas a construit une prise de 28 pouces dans le A-4E entre le cockpit normal et le réservoir de carburant du fuselage, dont la taille a été quelque peu réduite pour s’adapter au changement. Le TA-4F était propulsé par le turboréacteur J52-P8A/P8B de Pratt & Whitney. Le jet était également équipé d’une direction par le nez, de spoilers d’aile améliorant la portance, et d’une paire de sièges éjectables Escapac 1C-3. Les TA-4F ont commencé à servir avec les VA-125 Rough Raiders à la NAS Lemoore en Californie en 1966. Certains d’entre eux ont été modifiés avec des équipements de mission supplémentaires et pressés en service comme contrôleurs aériens avancés rapides (FastFAC) du Corps des Marines au Vietnam.
Des milliers d’élèves aviateurs de la marine ont terminé leur formation en volant sur des avions d’entraînement à réaction avancés TA-4J Skyhawk. Le TA-4J était essentiellement un TA-4F sans les systèmes d’armes ou la possibilité d’emporter une nacelle de copain pour la capacité de transfert de carburant. Le modèle J était équipé d’un moteur J52-P6 moins puissant mais toujours aussi performant. Les premiers TA-4J sont entrés en service avec l’escadron d’entraînement TWO ONE (VT-21) Fighting Redhawks à NAS Kingsville au Texas en 1969. Par la suite, une centaine des TA-4F d’origine ont été modifiés pour répondre aux spécifications des TA-4J, bien que nombre de ces appareils aient conservé leurs moteurs J52-P8A/P8B. En plus de former des élèves aviateurs navals, les TA-4J et les TA-4F ont volé avec beaucoup des mêmes unités d’agresseurs que les Skyhawks monoplaces.
23 TA-4F ont été retravaillés au Naval Air Rework Facility (NARF) Pensacola pour le Corps des Marines. Les Leathernecks avaient besoin d’un avion FastFAC modernisé, et cette nouvelle configuration fut désignée OA-4M. Les TA-4F ont été modifiés avec l’avionique et la plupart des équipements de mission présents dans l’A-4M. A l’origine, l’OA-4M devait être propulsé par le P&W J52-P408 mais il a fini par être poussé par le J52-P8A/P8B du TA-4F à la place. Les OA-4M à deux places étaient bossus et arboraient la sonde de ravitaillement incurvée vue pour la première fois sur le A-4F. Les OA-4M étaient principalement utilisés par les escadrons du quartier général et de la maintenance (H&MS) du Corps des Marines. Beaucoup ont été vendus à d’autres gouvernements lorsque les exigences du Corps des Marines ont changé et qu’ils n’étaient plus nécessaires aux Marines.
Le TA-4J exposé est entré en service naval le 18 mai 1972 avec les VT-7 « Eagles » à NAS Meridian, MS, où les élèves aviateurs ont terminé leur formation avancée sur les jets. En juillet 1992, il effectuait un vol d’entraînement au départ du MCAS El Toro lorsqu’il est sorti en bout de piste et s’est retrouvé dans un champ de fraises après un décollage interrompu. Il s’est arrêté, le nez enfoncé dans le sol, à environ 200 mètres après l’extrémité de la piste sept gauche. Les deux membres de l’équipage, un élève et un pilote instructeur, sont sortis indemnes de l’incident. L’avion a cependant été jugé irrécupérable et affecté au musée de l’aviation Flying Leatherneck, qui se trouvait à l’époque au MCAS El Toro. Cet avion est prêté par le National Museum of the Marine Corps et est peint aux couleurs de H&MS-11 qui a volé sur le TA-4F en tant que FastFAC au Vietnam.