Оборонительное вооружение большинства серийных «Ланкастеров» соответствовало второму прототипу. Некоторые машины дополнительно получили подфюзеляжную башню FN64 с парой 7,7-мм «Браунингов» (боекомплект 750 патронов на ствол) — на таких самолетах не устанавливался радар H2S. Часть «Ланкастеров» Mk.II имела подфюзеляжную огневую точку с одним 7,7-мм пулеметом. На канадских Мк. Х верхняя оборонительная установка была смещена вперед на 2,2 м и представляла собой электроприводную турель американского производства Martin 25 °CЕ23А с двумя 12,7-мм пулеметами. С весны 1945 г. на фирме Austin Motors собрали 130 «единичек» с такими башнями, присвоив этим машинам обозначение Mk.VII. Такое же обозначение получили еще 50 самолетов, для которых башен «Мартин» не хватило, и на их месте разместили традиционную установку FN50 с парой 7,7-мм пулеметов.
В ходе производства на самолетах внедряли более современные и надежные модели стрелковых башен FN79, FN121 и FN150. С 1945 г. стали устанавливать английские башни Frazer Nash FN82 либо Rose Rise Mod.2 Mk.I. со спаренными 12,7-мм пулеметами. Последние были более просторными и в отличие от FN82 позволяли стрелку держать парашют при себе, что существенно повышало его шансы выжить в случае сбития самолета.
Самолеты первых серий имели стандартный бомбоотсек длиной 10,13 м и шириной 1,68 м, рассчитанный на 3630 кг бомб (8000 фунтов). Часть «Ланкастеров» получила т. н. «углубленный» бомбоотсек под бомбы Tallboy или Block Buster калибром 12000 фунтов (5448 кг). Створки его люка имели характерную выпуклую форму. На таких самолетах отсутствовали нижние оборонительные установки, а при полетах на большую дальность с них снимали и верхние. В целом, селектор бомбового вооружения и набор бомбодержателей обеспечивали подвеску бомб в различной комбинации, например, четырнадцать 454-кг бомб или шесть 908-кг и три 114-кг. «Ланкастеры» Mk.II отличались удлиненным бомбоотсеком, рассчитанным на 6351 кг (14000 фунтов) боевой нагрузки.
Уже упоминаемый радар H2S вошел в стандартный состав оборудования «Ланкастера» с 1943 г. Его антенну монтировали под хвостовой частью фюзеляжа и закрывали плексигласовым обтекателем. РЛС позволяла обнаруживать радиоконтрастные наземные цели. Ее экран находился на рабочем месте оператора. Часть самолетов оснащали также радионавигационной аппаратурой Gee, Oboe и Rebecca. В 1943 г. на самолеты стали устанавливать РЛС защиты хвоста Monika, сканировавшую воздушное пространство в секторе 45° и дававшую возможность обнаружить приближавшиеся истребители противника. Но вскоре на немецких ночных истребителях появилось оборудование, позволявшее наводить их по излучению «Моники», и от использования таких радаров британцам пришлось отказаться.
Кроме основных вариантов «Ланкастера», существовал еще немалый ряд модификаций, которые в том или ином количестве строили серийно или получили путем переоборудования. Так, в начале 1945 г. 33 машины Mk.I переделали в самолеты Mk.I (Special), приспособив их для подвески бомбы Grand Slam, которая весила без малого 10 т (точнее, 9979 кг — 22000 фунтов). Для экономии веса с машин сняли носовую и верхнюю стрелковые установки, в хвостовой оставили лишь два пулемета, а также демонтировали створки бомбоотсека. Сам же бомбоотсек удлинили, а шасси самолета усилили. Вариант Mk.I(FE) 3* предназначался для действий на Дальнем Востоке. Такие бомбардировщики комплектовали американскими радиостанциями SCR-522, более совершенным прицельным и радионавигационным оборудованием, включая радар H2S Mk.II, аппаратуру «Джи» Н, «Лоран» и «Ребекка» II. С таким оборудованием выпустили и все «Ланкастеры» Mk.VII. Несколько бомбардировщиков переоборудовали в разведчики PR Mk.I, оснастив необходимой фотоаппаратурой.
В 1943 г. 22 машины (по другим данным, 21) переоборудовали в «Ланкастер» Mk.NI тип 464 — носители бомб-мин Upkeep конструкции Бэрнса Уоллиса (Barnes Wallis), предназначенных для разрушения плотин. Этот 4200-кг бочкоподобный боеприпас следовало подвешивать поперек оси самолета и раскручивать перед сбросом до примерно 500 об/мин. Для этого служил специальный держатель «тип 464» (отсюда и обозначение модификации самолета). Кроме установки этих держателей, с самолетов сняли верхние башни, некоторое оборудование, створки и часть обшивки бомбоотсека, а его заднюю часть закрыли обтекателем.
После войны 44 бомбардировщика переоборудовали в поисково-спасательные «Ланкастеры» ASR Mk.NI. Каждый из них нес сбрасываемую на парашюте спасательную лодку «Канлифф-Оуэн» Mk.HA. В качестве прототипа послужил бомбардировщик с регистрационным № ND589, переоборудованный на «Авро». Все последующие работы по переоборудованию осуществляла фирма Cunliffe-Owen.
Другой послевоенный вариант MR Mk.III (GR Mk.III) представлял собой морской патрульный самолет. Небольшое количество таких машин, предназначенных для Берегового командования, также получили путем переделки бомбардировщиков. При этом с них снимали верхние башни, нередко пулеметы из других турелей, а в фюзеляже перед хвостовым оперением прорезали дополнительные окна для наблюдателей. Обтекатель РЛС остался на месте, но взамен бомбардировочного радара H2S под ним находилась антенна станции ASV, оптимизированной для обнаружения надводных целей.
