Вариантом, предназначенным для действий над морем, стал противолодочный Веллингтон Мк. VIII. Используя планер и двигатели от версии Мк. 1С, конструкторы установили на нем РЛС обзора ASU Мк. II, работающую в дециметровом диапазоне и позволяющую обнаружить подводную лодку в позиционном положении при отсутствии видимости, а также мощный прожектор, установленный на месте выдвижной турели FN9. Прожектор предполагалось использовать для сопровождения рассекреченных немецких субмарин, прорывающихся в надводном положении на большой скорости в ночное время через контролируемый британской авиацией Бискайский залив. Эффективность прожектора была подтверждена войсковыми испытаниями. Экипаж увеличился на оператора РЛС и составил 6 человек. Вооружение состояло из двух 420-фунтовых (191 кг) глубинных бомб, в случае необходимости подвешивалась авиационная торпеда. Оборонительное вооружение соответствовало версии Мк.1С, Начиная с весны 1942 г. командование Королевских ВВС начало использовать Мк. VIII в военных действиях.
Этот самолет имел значительный успех и как торпедоносец, особенно над Средиземноморьем. Так, в октябре 1942 г., действуя с аэродромов на Мальте, Веллингтоны Mk.VIII утопили несколько танкеров с горючим для танков Роммеля и повредили большое количество судов.
В 1943 г. на вооружение Берегового командования начали поступать модификации на основе Веллингтона Мк.Х. с двигателями Геркулес и четырехточечной кормовой турелью FN 20A. Это были дневные морские бомбардировщики: Mk.XI с РЛС ASU Мк.П для поиска целей и вооруженный преимущественно торпедой; Мк. XII с более совершенным сантиметровым радаром ASU Мк.Ш в обтекателе под носовой частью фюзеляжа. А установка на месте носовой турели истребительного радара американского производства SCR 720 как на ночных истребителях Де Хавиленд DH 98 и Москито N.F. XII привела к появлению специализированного учебного самолета Веллингтон Мк. XVII, предназначенного для тренировок операторов РЛС.
Серийное производство низковысотного 1735-сильного двигателя Геркулес XVII, подходящего для патрульных самолетов, позволило выпустить 844 экземпляра Веллингтона Мк.ХШ на основе Mk.XI. Установка тех же двигателей на планер от версии Мк.ХН привела к созданию наиблее совершенной и универсальной версии морского Веллингтона Mk.XIV. На месте носовой турели на нем устанавливали прозрачный обтекатель для наблюдателя, управляющего прожектором. Был построен 841 экземпляр этого ночного противолодочного самолета.
