发射运输飞船和目标飞行器的要求，对长征二号F火箭进行改进形成的二期状态。版长征二号F改包括两权种状态，即发射运输飞船状态和发射目标飞行器状态。[11] 火箭助推器推进剂储箱顶部椭球顶改为锥形顶，提升推进剂储存量，增加近地轨道推力。
火箭在长征二号F基本型的基础上，增加的助推器推进剂质量，起飞质量约493吨。发射载人飞船型号和发射目标飞行器或空间实验室的型号的整流罩直径分别为3.8米和4.2米，火箭全长分别为58.34米和52米。火箭运载能力有所提升，可以把8.8吨的有效载荷送入近地点200千米、远地点350千米、倾角42°的地球近地轨道。
神舟七号发射任务完成后，长征二号F基本型不再执行任务，后续任务暂时由长征二号F改进型执行。长征二号F改进型火箭已先后成功发射“神舟八号”至“神舟十号”飞船及天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室，“神州十一号”飞船仍由长征二号F改火箭发射。