轟-6E轟-6飛機批量交付之後，空軍對轟-6飛機的改進從未中斷，為提高轟-6飛機遠程作戰和突防能力，在轟-6C加裝“二代領航”系統基礎上改型設計了轟-6E飛機，該機通信、導航、轟炸設備和抗干擾能力都比轟-6C飛機有了較大提高。
與轟-6C飛機相比，轟-6E換裝了轟-6丁（轟-6D）飛機的機翼，以便加掛飛彈或吊艙。取消了前航炮並對前機身結構進行了修改，取消了下炮塔並加裝RKZ402D箔條/紅外誘餌投放器整流罩。機身上增加一個TANSⅡ型GPS接收天線，垂尾翼尖和機身後部增加雷達告警設備天線。
飛機改裝工作於1994年11月5日完成，鑑定試飛於20天后結束。12月21日，轟-6E飛機通過技術鑑定，隨後首架飛機交付部隊試用 。
