PzKpfw IV Ausf F появился в результате анализа боевого применения машин предыдущих вариантов в Польше и Франции. Вновь возросла толщина брони: лоб корпуса и башни — до 50 мм, борта — до 30. Одностворчатые дверцы в бортах башни заменили на двустворчатые, лобовой лист корпуса опять стал прямым. Пулемет при этом сохранился, но теперь он размещался в шаровой установке Kugelblende 50. Поскольку масса корпуса танка возросла на 48% по сравнению с Ausf E, машина получила новую 400-мм гусеницу вместо применявшейся ранее 360-мм.

 
   

Были выполнены дополнительные вентиляционные отверстия в крыше моторного отделения и в крышках трансмиссионных люков. Изменились размещение и конструкция глушителей двигателя и бензомотора поворота башни.

Помимо фирмы «Крупп-Грузон» к производству танка, продолжавшемуся с апреля 1941 по март 1942 года, подключились Vomag и Nibelungenwerke.