轟-6飛機試製成功裝備部隊以後，一直存在著諸多問題，比較大的問題是缺件較多，如射擊雷達、射擊陀螺等均沒有裝備；在夜間、複雜氣象條件下不能自衛；缺乏成套的自動駕駛儀校驗儀器，沒有轟炸雷達校驗儀器等；地面保障設備也未配套，缺裝運炸彈的吊車和絞彈機等。另外，據統計該機還存在7項質量問題。因此，空軍提出了對轟-6飛機的改進措施，三機部按照空軍要求進行了改進和改型。
自第12批第一架飛機開始，將原來安裝的20世紀50年代水平的領航轟炸系統，改裝為中國自行研製、具有70年代水平的自動領航轟炸系統。系統正式命名為二型自動領航轟炸系統，簡稱“二代領航”系統。改裝後的飛機稱為轟-6C。
轟-6C飛機氣動外形和機體結構等沒有改動，主要改進是配備自動領航轟炸系統，加裝和換裝9項設備：LHS-2導航計算機、HL-3自動領航儀、DPL-1都卜勒導航雷達、HZX-1航向姿態系統、KJ-3C自動駕駛儀、HL-2A轟炸雷達、WL-7A無線電羅盤、GG-1A高度感測器、HM-3瞄準具。“二代領航”系統具有全自動轟炸，半自動轟炸，自動導航人工轟炸，原有的雷達、光學瞄準及兩者相交聯的轟炸等功能。從14批第一架起將機翼普通翼尖改裝為低阻翼尖，改善氣動外形，減小巡航阻力，提高升阻比，降低巡航油耗，使飛機航程較原來增大350千米。
1981年3月10日，轟-6C飛機首飛成功，試飛員為王海彥、邢彥才等。1981年7月7日，首批轟-6C飛機交付部隊 。
轟-6C