В 1943 году начались попытки оснастить «Эвенджер» радаром ASD-1. Для этого на самолете разместили тарелку параболической антенны в обтекателе, установленном на передней кромке правого крыла. Радар ASD был способен обнаруживать, как наземные, так и воздушные цели на значительно большем расстоянии, чем это могли делать старые радары ASB.
В дополнение к установленному обтекателю радара ASD-1 ряд TBF/TBM-1D несли дополнительные радарные антенны yagi, установленные на каждом крыле, сразу же за стойками основного шасси.
Была еще интересная полевая модификация, «Ночная сова». Это были ночные охотники за подводными лодками. Так как именно ночью обычно подлодки всплывали для зарядки аккумуляторов, то искать их было тоже проще ночью.
У таких самолетов была демонтирована стрелковая башенка, крыльевые пулеметы и все бронирование. В фюзеляж и бомбоотсек установлены дополнительные топливные баки, что значительно увеличило продолжительность полета этих «Эвенджеров».
Экипаж «Ночной совы» состоял из пилота и оператора радара, «Сова» могла взлетать за закате и летать над морем всю ночь. Если экипаж «Совы» обнаруживал подводную лодку, то на нее по радио наводили нормальный самолет.

Тактика получилась весьма успешной, и к моменту окончания войны 14 авианосных противолодочных групп, действовавших в Атлантике, потопили в общей сложности 53 немецкие подводные лодки и захватили одну — U-505. На Тихом океане успехи были скромнее, там 8 противолодочных групп на эскортных авианосцах потопили 11 японских подводных лодок.
Поработал «Эвенджер» и в Королевских ВВС. 958 машин всех модификаций были поставлены в Великобританию в рамках ленд-лиза. У британцев самолеты назывались «Tarpon/Avenger Mk I» до 1944 года, когда «Тарпоны» были переименованы обратно в «Эвенджеры», чтобы не устраивать путаницы при совместных действиях союзников на Тихом океане.
С «Эвенджером» были проведены многочисленные эксперименты по оснащению его радарной техникой. Когда специалистам «Груммана» удалось запихнуть в носовую часть радар APS-20, а на месте радиста организовать ДВА (!) места для операторов (убрав стрелковую башенку и сделав огромный фонарь), то получился ТВМ-3W, фактически самолет раннего локационного обнаружения, позволявший «видеть» даже самолеты, идущие на бреющем полете на высоте 100-150 метров.
В этой роли «Эвенджеры» прослужили во флоте США до середины 50-х годов.

В кампании на Тихом океане Эвенджеры» впервые серьезно проявили себя в битве у Соломоновых островов, когда торпедами (не выяснено точно, минимум одна, максимум три) с «Эвенджеров» в машинное отделение был поражен авианосец «Рюдзе». Потом его добили бомбами, что оставило японскую эскадру (более сильную по составу) без авиационного прикрытия. Американцы смогли отойти, а японцы, боясь налетов авиации днем, не стали активно преследовать.
8 ноября 1942 года в районе Гуадалканала произошел морской бой с японской эскадрой, высаживавшей войска на остров, в котором американцы потеряли два легких крейсера и четыре эсминца. Потери японцев были намного скромнее, два эсминца, и получил серьезные повреждения от снарядов и бомб линейный крейсер «Хиэй», который попытался покинуть поле боя и уйти в ремонт, но торпеда в машинное отделение весьма замедлила его ход.
На следующее утро девять «Эвенджеров» с авианосца «Энтерпрайз» догнали крейсер и отправили на дно. Чуть позже, 14 ноября, другая группировка «Эвенджеров» засадила четыре торпеды в тяжелый крейсер «Кинугаса», чего кораблю оказалось более чем достаточно для того, чтобы утонуть.

В ходе битвы в Филиппинском море (19-24 июня 1944 года) на палубах американских авианосцев (семи ударных и восьми эскортных) находилось 194 «Эвенджера». Во время этой операции они приняли участие в потоплении авианосца «Хайо» и серьезно повредили авианосцы «Чиода» и «Зуйкаку». Однако в этот раз «Эвернджеры» работали как бомбардировщики, с 227-кг бомбами вместо торпед. Операцию сложно назвать успешной, поскольку потери самолетов суммарно превысили 200 машин.
Зато 24 октября 1944 торпеды «Эвенджеров» сыграли решающую роль в потоплении суперлинкора «Мусаси». 19 торпед – и краса и гордость японского флота упокоился на километровой глубине в море Сибуян.