20世纪80年代中期，美国海军又将12架P－3C型反潜巡逻机改装为EP－3EⅡ型电子侦察机，以取代早期改装的EP－3EⅠ型。首架测试型EP－3EⅡ型电子侦察机完工于1988年11月，于1990年7月在美国的帕特森河海军测试中心进行试飞工作。首架量产型EP－3EⅡ型电子侦察机，于1991年6月29日交付美国海军使用。
经“传感器系统改进计划”升级后的EP－3E可与美军其他侦察平台与战斗平台进行直接、实时的连接，连接对象有美国空军的E－3空中预警机和其他飞机、海军的潜艇等。
该机的机长 35.61米，机高10.27米，展翼 30.37米，空重 27890千克，最大起飞重量 64410千克，最大飞行速度 760千米/小时，最大高度 8500米，续航时间超过17小时，航程3800千米。
安装在EP－3E 飞机上新型电子设备包括：联合技术实验室的信号收集系统、无线电方向探测器、频率测量接收机、多路无线电通信录音装置。在外观上EP－3E飞机和P－3飞机的不同之处是前机身下有一个圆形雷达罩，机身上、下各有一个长方形黑色天线罩。这些飞机的任务是搜集、储存和分析由雷达和无线电设备发出的信号。