CH-53D双机
CH-53D在1969年1月27日首飞，当年晚些时候开始交付陆战队。西科斯基共制造了124架CH-53D外加两架VH-53D VIP运输直升机，后者内部豪华装潢，用于在总统要员运输任务中运输记者团和备件。VH-53D最后被西科斯基S-70“总统鹰”取代。
VH-53D要员运输机
虽然CH-53的官方绰号是“海种马”，但人们更喜欢把该机称为“野猪”、“猪”、“小猪”、“大铁人”和“腹泻”，最后一个绰号是因为该机的发动机排气总是把尾巴弄得脏兮兮。
CH-53的后机身总是脏兮兮的
CH-53D和CH-53A一起度过了越南战争的剩余岁月，并一起参加了美军最后的越战任务——从西贡和金边撤出人员。海军陆战队在越南损失了19架S-65，其中9架被击落，10架因事故坠毁。
较老的CH-53A在20世纪90年代初被逐渐淘汰，留下CH-53D继续服役。这些直升机升级了自卫套件，包括在尾梁两侧各增加一个30发AN/ALE-39干扰弹发射器，此外还有AN/ALQ-157（V）2红外对抗系统和两挺12.7毫米M2/XM218机枪。
CH-53D在2012年开始退役，被MV-22“鱼鹰”取代。
除美国海军陆战队外，美国空军和海军也装备过“初代种马”，这种型号还出口到了以色列和德国，分别如下：
RH-53A，美国海军采购的15架CH-53A，用于执行空中扫雷任务。
拖曳Mk 105扫雷载具的RH-53A
HH-53B，美国空军战斗搜索和救援（CSAR）改型，基于CH-53A直升机，增加了空中加油能力和可抛外部副油箱，乘员舱门上方增加救援绞车，发动机升级3080轴马力的T64-GE-3。
HH-53B搜救直升机
HH-53C，美国空军CSAR直升机，发动机升级成3435轴马力的T64-GE-7，改用悬臂式外部副油箱挂架。
HH-53C改用新型副油箱挂架
RH-53D，美国海军采购的36架扫雷直升机（其中6架通过对外军售计划卖给了伊朗）。RH-53D具有改进的全冗余四轴AFCS自动飞行控制系统，更大的外部副油箱和专用机载扫雷（AMCM）设备。AMCM设备包括与主变速箱下方连接的牵引臂、机鼻可调节后视镜、座舱中的牵引张力和拖缆角度表。货舱后坡道上安装有护轨防止拖缆与机身接触，货舱内绞车对拖缆和输油管进行收放，后者为扫雷载具上的动力装置加油。RH-53D能以28公里/小时的速度速度牵引扫雷载具，此时拖缆张力达6.8吨。
拖曳扫雷作业的RH-53D
S-65C-1（CH-53G/GS/GE/GA），德国福克/VFW公司安许可证为德国陆军制造的112架CH-53D，编号CH-53G。德国陆军多年一直致力于CH-53机队的现代化升级，最新升级的CH-53GA将服役到2030年以后。2013年1月，所有CH-53从德国陆军移交到德国空军。
德国陆军的CH-53G
S-65C-3 CH-53“海燕”，以色列购买的42架CH-53D，已经过多次升级，至少要服役到2025年之后。
MH-53H/J/M，美国空军特种作战直升机，用于执行CSAR任务和特种部队运输任务，这些直升机在2008年10月退役。
MH-53H PAVE LOW III
三发种马
虽然S-65与S-64相比更能满足军事需求，但S-65仍然缺乏足够的起重能力，作为空中吊车使用时无法真正令人满意，回收飞机时稍显功率不足。高海况下拖曳扫雷载具也对“海种马”的功率提出了更高要求，
1967年10月，美国海军陆战队发布了一份具体作战需求（SOR-14-20），要求研制一种起重能力是S-65 1.8倍的重型直升机，但仍适合部署在两栖攻击舰上。美国海军也对用这种直升机进行垂直补给（vertrep）很感兴趣，也就是用该机为军舰空运补给。大约同一时间，美国陆军也开始寻求一种重型起重直升机（HLH）来取代CH-54。
西科斯基一直在持续改进S-65，在陆战队发布需求前就已经在规划其改进型S-80了。S-80是S-64B三发“空中吊车”和CH-53D的综合体，为了降低研制风险，该机沿用了CH-53D的机体，不过具有三台涡轴发动机和更强大的旋翼系统，在不重新设计旋翼叶片的情况下，通过增加一片数量和旋翼直径来大幅提高性能。西科斯基在1968年向陆战队提交了该方案，海军陆战队对S-80很是欣赏，因为该方案基于成熟的S-65，具有较低的风险，于是决定资助西科斯基展开研究。
1971年的S-80概念模型
