Bien que conçu comme avion de combat multirôle, le F-111 est devenu un avion d'attaque au sol à long rayon d'action, avec exclusivement un armement air-sol. Il peut emporter 14 tonnes de charge pour partie en soute et le reste sur 8 pylônes sous les ailes.
Canon : toutes les versions de combat tactiques (donc ni le FB-111A ni le F-111G) pourraient théoriquement emporter en soute un canon M61 Vulcan de 20 millimètres avec un très grand réservoir de munitions (2 084 coups). Dans la pratique, ce canon a rarement été installé et jamais utilisé réellement en combat. Les F-111C australiens n'ont pas été équipés de canons.
Bombes : Le F111 peut emporter des bombes conventionnelles, des bombes à guidage laser Paveway, des bombes anti-piste, des bombes à sous-munition, etc. Seuls les F-111C et F-111F disposent cependant d'un pod de désignation laser.
Armes nucléaires : tous les modèles de F-111 (sauf les F-111C australiens) ont été équipés pour emporter des armes nucléaires. Les versions tactiques peuvent généralement emporter les B43, B57, ou B61, tandis que le FB-111A peut emporter également les B77 et B83 (jusqu'à six)
Missiles : le FB-111A peut emporter un maximum de 6 missiles air-sol AGM-69 SRAM. À partir des années 1980, les F-111 ont été modifiés pour pouvoir emporter 2 missiles air-air AIM-9 Sidewinder d'auto-défense. Les F-111C australiens peuvent emporter des missiles anti-radar AGM-88 HARM et des missiles anti-navire AGM-84 Harpoon.
La version EF-111A Raven n'emporte aucun armement, et peut seulement recevoir des réservoirs externes de carburant.
Variantes
F-111A - version initiale de bombardement tout-temps pour l'USAF (158 exemplaires)
F-111B - version embarquée pour l'US Navy (7 exemplaires avant l'abandon du projet)
F-111C - version destinée à l'Australie (24 exemplaires)
RF-111C - version de reconnaissance pour l'Australie (4 F-111C modifiés)
F-111D - entrées d'air modifiées, mise à jour de l'avionique, nouveau réacteur (96 exemplaires)
F-111E - même modification des entrées d'air que le F-111D (94 exemplaires)
F-111F - réacteurs plus puissants, avionique améliorée (106 exemplaires)