F-105G 是由 F-105F 改装的反雷达攻击机，约48架F型机改装成了G型机，G型机装备有各种电子战设备和 AGM-45“百舌鸟”、AGM-78 标准反辐射导弹。
作战使用
F-105的主要任务是对地攻击，一般利用其载弹量大、突防能力强、攻击性能好，侧滑、俯冲及低空高速性能优异的特点对目标发动攻击。执行轰炸任务时一般数架至数十架编队。
F-105执行核攻击任务时，携带轻便的核弹能前线机场起飞，以超音速穿透敌军防空网投掷战术核炸弹阻挡敌地面部队的前进。它能在补给支援设施遭到重大破坏的情况下还能起飞作战。 F-105型飞机极佳的低空高速性能降低了被拦截的机率，并且在必要时还能以机炮及导弹击落敌机，达到保护自己，协助防空目的。
在常规作战中，F-105并不是携带一枚核弹从高空穿越敌方防线，而是携带了大量常规炸弹从中高度进入并对一个或多个战术目标进行常规轰炸。通常F-105以4机为一组、多批次从5,000米左右的高度进入北越(高了不行，无法寻找目标而且受到萨姆-2导弹的威胁;低了也不行，不但耗油而且地面有大量的高炮)，到目标区时下降高度进行轰炸。轰炸是以盘旋的方式飞行轮番对目标俯冲轰炸。每架F-105携带8枚MK117 750磅炸弹，有些专门进行空战的F-105则携带两个副油箱和数枚导弹，多数时候轰炸编队有“鬼怪”战斗机护航。
实战表现
越南战争中，F-105携带大量的常规炸弹去轰炸敌方，虽然该机装有一门“火神”机炮，但是一方面飞机太笨重，盘旋性能远不及米格-17;另一方面F-105通常执行攻击任务，平显上的武器操作状态通常打在空地模式，一旦碰上敌机往往来不及切换到空空模式，因此在与米格-17的交锋中吃尽了亏，有不少F-105对米格-17的击落纪录是飞行员靠肉眼估算提前量击落的，但是大量的F-105则丧生于米格-17的3门机炮之下。再加上执行低空轰炸，被地面火力击中的机会大增。因此F-105被认为是“棺材机”之一，就以总产量 751 架的 D/F 两型来说，越战中损失 400 架以上。当然 F-105 在大规模的轰炸作战中也取得了大量战绩，以载弹多、突防能力强、攻击机动性好而成为轰炸越南北方的主力机种。如F-105在“滚雷”战役期间担负了75%以上的对地攻击任务。
