У середині 1960-х років ВПС США були оснащені двома багатоцільовими типами розвідки OV-1B і OV-1C, дуже схожими, але відрізнялися спеціальним обладнанням. У 1967 році військове командування США попросило корпорацію Grumman створити універсальний літак-розвідник, який можна було б використовувати для всіх їхніх завдань (фотографування, SLAR, ІЧ) одночасно.
Нова машина, що отримала позначення ОВ-1Д, на перший погляд була дуже схожа на ОВ-1Б. Він мав зовнішню РЛС, що виглядає збоку, у капсулі під фюзеляжем (з дещо зміненим контуром у порівнянні з OV-1B). Задній відсік для обладнання фюзеляжу був збільшений, а під ним додано новий блістер для системи панорамних камер. Задні гальма фюзеляжної швидкості, вилучені на OV-1B і OV-1C, тепер були відновлені. Для додаткової вентиляції кабіни пілота були збільшені повітряні ковпачки на фюзеляжі.