Крылатая ракета TLAM-D имеет модификации Block-2 и Block-3. При похожих характеристиках с TLAM-C, ракеты TLAM-D составляют около 10 % от всех (около 5 000 единиц) произведенных до 1996 года крылатых ракет «Tomahawk». В боевых действиях в Югославии в 1999 году и в Ираке в 2003 году использовалось ограниченное количество этих крылатых ракет.
Для TLAM-C существовали варианты кассетной БЧ с графитными суббоеприпасами BLU-114B и с кассетной БЧ, включающей 166 кумулятивноосколочно-зажигательных суббоеприпасов BLU- 97B, при дальности пуска до 1 800 км (увеличенной вследствие уменьшения веса БЧ, но имеются данные, что дальность пуска осталась прежней).
Новая модификация Block-4 для TLAM-C и TLAM-D предусматривала отказ от системы TERCOM и переход на инерциальное наведение, дополненное наведением с помощью приемника GPS, а также новую систему подготовки ракеты к пуску ATWCS (Advanced Tomahawk Weapon Control System), сократившую предстартовое время подготовки ракеты до нескольких часов. Для модификации Block-4 разрабатывалась БЧ проникающего действия, в т. ч. и БЧ BLU-113, но по некоторым данным эта программа была приостановлена. Модификация Block-4 развивалась для ракеты TMMM (Tomahawk Multi Mission Missile) многоцелевого применения (по наземным и надводным целям) с применением БЧ WDU-36B и взрывателем двойного действия. Эта программа предусматривала также оснащение блока управления тепловизионным датчиком IIR (Imaging Infrared). Крылатая ракета «Tomahawk» в модификации Block-4 имеет помехозащитную ГСН.
В США также проводится разработка системы обратной связи ГСН ракеты с оператором (двойной видеолинк). Крылатая ракета «Tomahawk» TLAM Block-4, производства компании Raytheon, оснащена ГСН, обеспечивающей ее перенацеливание в меняющейся боевой обстановке, либо возможность барражирования над определенным участком, пока не появится новая цель. GPS приемник ракеты имеет защиту от помех. Стоимость TLAM C/D Block-4 в два раза ниже, чем TLAM Block-3 в силу отказа от системы наведения TERCOM и облегчения конструкции ракеты. Ракета TLAM C/D Block-4 (RGM/UGM-109E) оснащена новым двухконтурным турбореактивным двигателем F415-WR400/402, который не предусматривает ее запуск из торпедных аппаратов подводных лодок. Внешней отличительной особенностью RGM/UGM-109E является облегченное оперенье с тремя стабилизаторами вместо четырех.
Также Великобритания, закупившая TLAM-C/D для своих ПЛАРБ «Swiftsure» и «Trafalgar», вооруженных пусковыми установками VLS, проводит работы по модернизации ракет TLAM C/D Block-4 для британских ВМС.
