F/A-18E/F 安装两台 GE F414-GE-400 发动机。F414 是 F404 的派生型，最大推力增加了 35%，加大了风扇直径以增加空气流量。该发动机是围绕着 A-12 的 F412 核心机而研制的双轴涡扇发动机，加力燃烧室的设计借鉴了为 F-22/F-23 设计的 YF120。该发动机具有 3 级风扇，7 级压缩机，最大推力增加到 9,929 千克。
F/A-18E/F 采用了加莱特进气口取代了“大黄蜂”的 D 形进气口，该进气口进气量增加了 18% 且超音速性能更好。
此外该机垂尾面积也增加了 15%，方向舵面积增加了 54%，偏转角度也增加了 10 度达到 40 度。复合材料制造的平尾面积增加了 36%，边条面积增加了 34%以保持与“大黄蜂”在 30-35 度迎角时相同的机动性。
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F/A-18E/F 还采用了一些隐身技术，尤其是在机翼前缘采用碳纤维蒙皮，在机身的关键区域采用吸波材料，加莱特进气口和雷达屏障也能降低雷达反射。另外维护口盖和起落架舱门都是菱形或锯齿状边缘以减少反射。最终 F/A-18E/F 的雷达反射面积小于 F/A-18C/D，接近 F-16。
该机沿用后期批次 F/A-18C 的雷声 AN/APG-73 雷达。从 2007 年开始新造的 F/A-18E/F 引入了 APG-79 有源相控阵雷达，并且该雷达还可用于早期批次的改装。但 Lot 26 及以前批次的 F/A-18E/F 无法安装 APG-79，因为安装 AGP-79 需要对前机身进行重新设计。
F/A-18E 的飞行员配备了马丁-贝克 SJU-17/A 弹射座椅，并使用 8x8 英寸的有源矩阵 LCD 取代了 F/A-18C 的 5x5 英寸中央显示器，但保留了 5x5 英寸多功能 CRT 显示器以及 HUD，但 HUD 下方的控制面板被一块单色触摸屏取代。所有显示器都有凯瑟公司制造。F/A-18F 的后座拥有相同的仪表布置，只是没有 HUD，8x8 英寸安装在地形触摸显示器之上。
F/A-18E/F 具有改进的电子对抗系统以应对敌方导弹不断增加的威胁。该系统的核心是 ALQ-214 综合防御对抗系统。该系统包括 ALR-67(V) 雷达告警接收机、ALQ-214 对抗系统和光纤拖曳的 ALE-55 欺骗干扰机，以及 BAE 系统的 ALE-47 干扰弹布撒器，干扰弹数量增加至 120 枚。
AIM-9M 是其标准翼尖导弹，现已被雷声 AIM-9X 取代。AIM-9X 沿用了现有“响尾蛇”的发动机和战斗部，但具有全新的热成像引导头和推力矢量燃气舵，具有突出的大离轴角发射能力。超视距空空导弹是 AIM-120 AMRAAM，可挂载在除机腹外的任意挂架上。机翼内侧 4 个挂架可挂载 AMRAAM 的双联发射轨，当然也可挂载多至 8 枚的“麻雀”空空导弹。
F/A-18E/F 为未来的改进预留了很大的余地，机体内安排了可容纳更多设备的额外空间，例如容量更大的航电供电和冷却设备。
1993 年夏在早期的风洞测试中显示 F/A-18E/F 在投放外挂物时有与机身两侧或者相互碰撞的危险，这是由于机身的不利气流导致的，为此机翼挂架统一向外偏 3 度以解决此问题。
1994 年 9 月 23 日麦道启动了 F/A-18E/F 生产线。1994 年诺斯罗普·格鲁曼开始生产中后段机身，美国海军赋予该机“超级大黄蜂”的绰号。
1995 年 9 月 18 日第一架 F/A-18E“超级大黄蜂”原型机（BuNo 165164）在圣路易斯下线。1995 年 11 月 29 日首飞，试飞员是麦道的弗雷德·麦登瓦尔德。除了环境控制系统的小问题外，首飞中该机表现完美。
麦道制造了 10 架测试用机，其中 7 架（5 架 E 型和 2 架 F 型）为试飞机，三架为地面测试机。1996 年 2 月该机在帕图森河试飞中心开始了试飞项目。
1997 财年麦道获得了首批 12 架生产型订单（低速初始生产 I——LRIP I），1998 年开始组装首架生产型飞机。
1996 年 8 月 6 日“超级大黄蜂”开始在帕图森河进行首次弹射起飞，1997 年 1 月 18 日一架 F/A-18F 降落在“肯尼迪”号航母上，完成了首次着舰。1996 年 12 月由于一架试飞机出现压缩机失速，导致试飞工作短暂中断，此后不久又开始了上舰测试。