Тем временем конструкторское бюро фирмы «Брюстер» предложило новую модификацию самолета. В начале 1939 года прототип XF2A-1 вернулся на завод, где на него предполагалось установить более мощный двигатель «Райт R-1820-40 Циклон» мощностью 1217 л.с./897 кВт. Одновременно с новым двигателем самолет получил и новый капот. Длину фюзеляжа уменьшили на 127 мм (5 дюймов) с целью поправить центровку машины. Переднюю кромку крыла сместили вперед. В таком виде самолет получил обозначение XF2A-2, хотя сохранил прежний серийный номер. Внутри фирмы данный самолет обозначался как «проект б». В июле 1939 года самолет снова прошел испытания, продемонстрировав значительный рост характеристик. Максимальная скорость возросла до 547 км/ч, а дальность полета до 2575 км. В августе в конструкцию самолета внесли дополнительные изменения. Увеличили площадь киля, сделав его как на серийных машинах. Это было сделано в целях поправить далекую от идеальной устойчивость на курсе этого кургузого самолетика.
Весной 1940 года военные решили усилить вооружение 11 серийных F2A-1 (полученных до декабря 1939 года) парой 12,7-мм пулеметов «Кольт-Браунинг М2», разместив их в консолях крыльев. Это увеличило массу машины, что привело к частым поломкам шасси. Гидравлические цилиндры, служившие одновременно внутренними распорками стоек при жесткой посадке часто ломались. Такого вида аварии продолжались на протяжении всей службы самолета и были причиной потери многих машин.
В октябре 1940 года самолеты участвовали в программе создания деформирующего камуфляжа Барклея.
Весной 1939 года закончились официальные испытания прототипа XF2A-2. Когда же в Финляндию ушло большинство самолетов F2A-1, ВМФ США поспешило поменять условия контракта, предложив выпуск более удачного F2A-2. Новый контракт предусматривал выпуск 43 F2A-2 (Bu№ 1937…1429) и переделку восьми F2A-1 к стандарту F2A-2. Внутри фирмы серийные самолеты F2A-2 обозначались как «проект 12».
Самолет F2A-2 отличался от F2A-1 целым рядом усовершенствований. Прежде всего слабый двигатель «Райт R-1820-24» заменили более совершенным R-1820-40 стартовой мощностью 1217 л.с./ 897 кВт. Новый двигатель был на 159 кг (350 фунтов) тяжелее прежнего, поэтому для сохранения центровки длину фюзеляжа пришлось сократить на 127 мм (5 дюймов). Диаметр капота незначительно увеличился, изменилась и маска капота, обеспечивавшая лучшее распределение воздушных потоков через двигатель. Самолет получил винт «Кертисс Электрик» с накладками на лопастях, что также улучшило охлаждение двигателя. Винт имел кок, закрывающий механизм изменения шага винта. Выхлопные трубы вывели в нижней части капота, так что они немного выступали из-за кольца. Окно в днище фюзеляжа получило несколько иную форму, что улучшило обзор вниз. Но наиболее заметной отличительной чертой F2A-2 были вентиляционные отверстия у передней кромки крыла, заменившие собой отверстия, расположенные у хвостового оперения самолета F2A-1. Вооружение самолета состояло из четырех 12,7-мм пулеметов «Кольт-Браунинг М2»: два под капотом, два в крыльях. Самолет также оснастили двумя бомбодержателями для 100-фунтовых (45,4-кг) бомб. Бомбодержатели разместили под крыльями сразу за шарниром стойки шасси. Модернизированный таким образом самолет развил скорость 554 км/ч (344 миль/ч) на высоте 5030 м (16500 футов).
