IV号戦車F型はE型に続いて生産された型式で、基本装甲厚を増して車体が完全に新設計となっている。
F型は元々は車体を新設計にしただけで、主砲はこれまでと同様エッセンのクルップ社製の24口径7.5cm戦車砲KwK37を装備していたが、途中から主砲をより強力なデュッセルドルフのラインメタル社製の43口径7.5cm戦車砲KwK40に換装したタイプが生産されるようになった。

これは、独ソ戦の開始によって会敵したT-34中戦車やKV-1重戦車といった強力なソ連軍戦車に対抗するため、主砲の強化が必要となったためである。
元々のIV号戦車F型が1941年4月〜1942年3月にかけて462両、長砲身型が1942年3〜7月にかけて175両生産され、さらに短砲身型から25両が長砲身型に改造されている。

なお長砲身型は短砲身型と区別して「F2型」と呼ばれており、これに合わせて長砲身型の生産開始後、短砲身型は「F1型」と呼ばれるようになった。
特殊車両番号もF1型がこれまで通りの「Sd.Kfz.161」なのに対して、F2型は「Sd.Kfz.161/1」に変更されている。
本来のIV号戦車F型であるF1型の特徴であるが、まず戦闘室前面装甲板は生産性の向上のため、再び段の無い一直線のものへと変更された。

また車体前面および側面の装甲板そのものも、初めから1枚板の50mm厚および30mm厚装甲板が使用されるようになり増加装甲板は取り止められた。
増加装甲板付きのIV号戦車E型と比較して、車体前面および側面の装甲厚は30mm＋30mmの60mm→50mm、20mm＋20mmの40mm→30mmへとそれぞれ薄くなったように思われるが、2枚重ねより1枚板の方が耐弾性では有利なため防御力は向上している。

なお戦闘室前面装甲板が厚くなったことに伴い、無線手用の機関銃マウントと操縦手用装甲ヴァイザーは新型の50型球形銃架と50型操縦手用クラッペに変更されている。
またIV号戦車F1型では車体前部のブレーキ点検用ハッチに、装甲カバー付きの冷却空気取り入れ口が設けられるようになった。
砲塔については、砲塔前面および防盾の装甲厚も50mmに強化されている。

またF1型では砲塔側面のハッチが左右開きの2枚に変わったが、これに合わせてハッチの雨除けやストッパーの形状も変化している。
細かい所では砲塔後部左右のガンポートが新型の防御力の大きいものになり、砲塔前面装甲厚の増厚によって前面左右下端が周囲に取り付けられていた跳弾板と干渉するようになったため、ごくわずかに切り欠かれるようになった。

機関室周りでは、点検用ハッチ上のルーヴァーの形状が若干変化している。
またIV号戦車F1型では後部のマフラーが左右の長さが短いものになり、主エンジン用マフラーの上に重なって取り付けられていた補助エンジン用のマフラーが円筒形のものから箱型のものに変わり、主マフラーと独立して左側隣に取り付けられるようになった。
足周りについては、誘導輪が鋼管を溶接した新型に変更されている。

1941年6月の独ソ開戦時のIV号戦車の全登録数は517両で、III号戦車が約1,500両保有されていたことを考えると、やはりこの時点ではIV号戦車は支援戦車であったことが分かる。
6月22日のソ連侵攻作戦（Unternehmen Barbarossa：バルバロッサ作戦）開始時には17個機甲師団がソ連国境に集結していたが、IV号戦車は全ての師団に配備されていた。

各師団のIV号戦車の配備数は、20両から32両と幅がある。
独ソ戦開始時のIV号戦車の全配備数は、439両である。
なおこの時点ではIV号戦車シリーズの内、1番古く脆弱なA型は前線装備から外されていた。