YCH-53A: Phiên bản thử nghiệm với động cơ T64-GE-3 công suất 2.850 shp (2.130 kW). Số lượng 2 chiếc.
CH-53A: Phiên bản đời đầu dùng cho Thủy quân Lục chiến Hoa Kỳ. 139 chiếc đã được sản xuất.
RH-53A: Phiên bản CH-53A nâng cấp sử dụng 2 động cơ T64-GE-413 3.925 shp (2.927 kW) cùng với hệ thống quét mìn dành cho phi cơ. 15 chiếc đã được nâng cấp lên chuẩn RH-53.
TH-53A: Phiên bản CH-53A dùng cho huấn luyện trong Không lực Hoa Kỳ.
CH-53D: Phiên bản nâng cấp với hệ thống truyền động cải tiến, khoang chở lính lớn hơn (55 người) và cánh quạt quay tự động, phiên chế cho Thủy quân Lục chiến Hoa Kỳ. 126 chiếc được sản xuất.
RH-53D: Phiên bản chống mìn của CH-53D, dùng cho Hải quân Hoa Kỳ, trang bị súng máy 0,50 và hệ thống nạp nhiên liệu trên không. 30 chiếc được chế tạo cho Hải quân. Quân đội Hoàng gia Iran trước năm 1979 đã nhận được 6 chiếc RH-53D.[3]
VH-53F: Phiên bản dùng để chuyên chở các yếu nhân.[9]
CH-53G: Phiên bản CH-53D dành cho Quân đoàn Không lực Đức. Mã định danh nguyên thủy của Sikorsky là S-65C-1.[10] Tổng cộng có 112 chiếc được chế tạo, trong đó có 2 chiếc chế tạo trước khi sản xuất đại trà, 20 chiếc lắp ráp bởi VFW-Fokker và 90 chế tạo bởi Speyer.[11] Tính đến năm 2007, 89 chiếc CH-53G vẫn đang hoạt động trong quân đội Đức, và đến năm 2014 dự kiến sẽ duy trì 80 chiếc. Các trực thăng CH của Đức dự kiến sẽ được thay thế các động cơ T64-100 mới dần dần trong 3 đợt, trong đó đợt 1 đã hoàn tất, đợt 2 đang tiến hành và đợt 3 sẽ triển khai khi có đầy đủ nguồn vốn. Tất cả sẽ được nâng cấp với thiết bị nhìn hồng ngoại.[12]
CH-53GS: Phiên bản nâng cấp của 20 chiếc CH-53G trong cuối thập niên 1990, tích hợp thiết bị chống tên lửa phòng không, nâng cấp hệ thống thông tin, liên lạc, định vị, gắn thêm 2 khoang nhiên liệu phụ bên ngoài.[11] Về sau chúng được trang bị lô đầu tiên của các động cơ T64-100 để hoạt động trong điều kiện khô nóng khắc nghiệt (vd Afghanistian) và các súng máy MG3, M3M.[13] Một gói nâng cấp khác dành cho 26 trực thăng đã được đặt hàng để cung cấp khả năng tìm kiếm và cứu hộ.[14][15][16]
CH-53GE: phiên bản thiết kế dựa trên CH-53GS, tích hợp hệ thống tác chiến tìm kiếm cứu hộ (combat search-and-rescue - CSAR).[14] Về sau phiên bản này được nâng cấp thêm với hệ thống điện tử hiện đại, hệ thống bảo vệ chủ động và hệ thống lọc bụi dành cho động cơ. Gói nâng cấp này được yêu cầu cho mục đích triển khai quân đội ở Afghanistan.[13]
CH-53GA: gói nâng cấp dành cho 40 chiếc CH-53G với khoang điều khiển mới, hệ thống điều khiển mới, hệ thống tự động lái, định vị, liên lạc, hệ thống bảo vệ chống tên lửa phòng không, thiết bị nhìn hồng ngoại, khoang nhiên liệu phụ gắn bên ngoài. Bay lần đầu tiên vào tháng 2 năm 2010.[17] Toàn bộ gói nâng cấp dự kiến sẽ hoàn tất vào năm 2013.[18]
CH-53E Super Stallion: phiên bản phát triển từ CH-53 cũ với 3 động cơ và 7 cánh quạt nâng.
S-65C-3 Yas'ur: phiên bản xuất khẩu dành cho Không quân Israel.[10] Biến thể nâng cấp Yas'ur 2000 được quân đội Israel triển khai nhằm kéo dài tuổi thọ của các trực thăng này vượt quá năm 2000. Biến thể nâng cấp Yas'ur 2025 trang bị thêm các hệ thống điện tử mới và hộp số mới.[19] Hiện có 18 chiếc 2000 và 5 chiếc 2025 hoạt động trong quân đội Israel.[20]
S-65Öe: phiên bản xuất khẩu dành cho Không quân Áo. Tên định danh của Sikorsky là S-65C-2.[10]
