炮塔的旋转与升降系统
圣迭戈生产线从B-24D-135-CO 42-41115以及沃斯堡生产线从B-24D-20-CF批次开始的B-24D后期型换装了R-1830-65发动机，与之前的R-1830-43不同，-65使用斯特隆伯格PB12化油器取代了钱德勒·埃文斯CE-1099-CPB-3化油器。-65发动机在8077米高空仍能产生1200马力的最大功率，这大大提高的高空性能。道格拉斯的B-24D-1-DT~-5-DT也安装了R-1830-65发动机。
德国和日本战斗机很快发现从正面攻击“解放者”（以及B-17）很容易得手，对此B-24D后期型增加的两挺颊部机枪也无能为力，因为存在着很大的射击盲区。为了解决这个问题，作战部队在前线进行了多种改装，例如在透明机鼻上或投弹手下方进一步增加机枪，但都收效甚微。
德国空军发现对付B-24的最好办法就是迎头攻击
第90轰炸大队干脆从一架B-24D的残骸上拆下联合A-6尾炮塔，安装在另一架B-24D的机鼻上，效果很不错。这点子据说是阿特·罗杰斯在1942年4月想出来的。1942年8月威洛伦工厂制造了一个全尺寸炮塔模型，过了一段时间后“解放者”才真正安装机鼻炮塔。B-24D 41-23759在澳大利亚修理时首先装上了机鼻炮塔，改装相当成功，于是陆军命令太平战场的所有“解放者”都加装炮塔，夏威夷航空场站和俄克拉荷马城陆航改装中心被先后指定进行机鼻炮塔的改装。俄克拉荷马改装的“解放者”重新安排了投弹手位置，使飞机具有突出的下颚外观，经过改装的B-24D被称为B-24D1。
夏威夷航空场站改装的B-24D，投弹手舷窗在A-6炮塔底部
俄克拉荷马城陆航改装中心B-24D1与B-24D的机鼻区别
B-24D1侧面图，投弹手舱更加宽敞
首批派驻海外的B-24D隶属于霍尔沃森特遣队，哈瑞·A·霍尔沃森上校指挥23架飞机准备从1942年6月开始从中国基地起飞轰炸日军。他们沿非洲——中东——伊拉克——印度航线飞往中国，但是只飞到中东被当地的美军扣留，要求帮助他们抵御隆美尔的凌厉攻势。随后上级又要求霍尔沃森特遣队对罗马尼亚的普洛耶什蒂油田实施一次独立轰炸。1942年6月11~12日霍尔沃森特遣队派出13架飞机首次轰炸普洛耶什蒂，这也是二战中陆航实施的第一次真正意义上的战略轰炸。“解放者”从埃及的法伊德英军基地起飞经地中海——希腊——保加利亚抵达普洛耶什蒂，达到了作战的突然性。每架B-24D扔下1814千克炸弹穿越3000米高的云层击中目标。最后有7架飞机降落在伊拉克预定基地，两架降落在叙利亚，4架降落在土耳其的B-24被扣留。这次轰炸对油田造成的损失微不足道，却使德国最高指挥部认识到主产油区的脆弱性，使得美国轰炸机部队在1943年8月1日低空轰炸普洛耶什蒂油田的行动中损失惨重，参加行动的178架轰炸机中只有33架在任务结束后仍能继续飞行。
哈瑞·A·霍尔沃森上校
霍尔沃森特遣队的B-24D
美国轰炸机部队在1943年8月1日低空轰炸普洛耶什蒂油田的行动中损失惨重
霍尔沃森特遣队最终没能到达中国，在第一次轰炸普洛耶什蒂之后留在了中东帮助盟军对抗隆美尔，1942年10月被并入第1轰炸大队。