フランス戦の教訓を取り入れて1941年4月から生産が開始された4号戦車F型は、基本装甲が30mmから50mmになり各部がリファインされ、ソ連侵攻「バルバロッサ」作戦に参加したドイツ戦車師団のホープとして期待された。
しかし、突如出現したソ連軍のT-34戦車によって、連戦連勝を続けるドイツ戦車隊に危機が訪れた。3,4号戦車の短砲身5㎝、7.5㎝砲ではT-34戦車は撃破できず、主砲の長砲身化が決定された。この決定にしたがって、4号戦車では次のG型から43口径7.5㎝砲の搭載が予定されたが、戦局の逼迫により、急遽、生産途中のF型に43口径が搭載されるようになった。
この長砲身搭載のF型をF2型、それ以前のタイプをF1型と呼ぶようになった。
F1型とF2型の違いは主砲とそれに関連する部分だけで、砲弾庫も改修され搭載量も80発から87発に増加している。また、主砲の後座量が増加したため戦闘室スペースに余裕を持たせるために車長、砲手シートの形状も変更された。
4号戦車F2型は、1942年3月から7月にかけて175両が生産され、1942年夏の東部戦線でのドイツ軍攻勢においてT-34やKV-1などのソ連戦車との対戦車戦闘の主役として活躍した。また、北アフリカのエル・アラメイン戦線で本車との戦闘を経験したイギリス軍は、本車を「マーク4スペシャル」と呼んで警戒し、最優先撃破目標としたほどだった。
