Грузоподъемность увеличена до 20 т.
Ан-12Б
(1963 г.) В отъемных частях крыла сделаны кессон-баки (общая емкость баков доведена до 19500л). Для автономного запуска двигателей и питания бортовой сети до высоты 1000 м в левом обтекателе шасси установлен турбогенератор ТГ-16. Триммер руля направления увеличен, два задних бомбодержателя сняты, добавлено рабочее место борттехника. Для погрузки несамоходной техники массой до 8 т лебедки БЛ-52 заменены на БЛ-1500.
Ан-12П/АП/БП
(1963–1989 гг.) Установлены топливные баки под полом между шп. № 14 и шп. № 24 (5500 л) и между шп. № 33 и шп. № 41 (4350 л).
Ан-12БК
(1967 г.) Установлен двигатель АИ-20М (4250 э.л.с.), модернизирован комплекс оборудования. Проем грузового люка увеличен по порогу на 105 мм, по бортам установлены обтекатели грузового люка. Турбогенератор ТГ-16 заменен на ТГ-16М, обеспечивающий запуск двигателей до высоты 3000 м. Установлены лебедки ГЛ-1500ДП с дистанционным управлением, кран-балки грузоподъемностью 2300 кг и грузовые трапы — сиденья.
Ан-12УД/УД-3
(1960 г.) — вариант увеличенной дальности с двумя/тремя дополнительными топливными баками (по 4000 л) в грузовой кабине.
Ан-12ПЛ
(1961 г.) Полярный, лыжный вариант с неубираемым лыжным шасси и подогревом лыж воздухом при их примерзании для страгивания самолета с места. Построено 2 экз.
Ан-12Т
(1961 г.) — топливовоз, предназначался для перевозки авиационных, автомобильных и ракетных топлив и окислителей в емкостях, установленных в грузовой кабине.
Ан-12БМ
(1962 г.) — вариант Ан-12Б для исследования возможности дальней радиосвязи через спутник «Молния-1». В кабине сопровождающих размещены 4 оператора аппаратуры связи. Переоборудован 1 самолет.
Ан-12БК
(1963 г.) — поисково-спасательный вариант с аппаратурой «Исток-Голубь» пеленгования работающих аварийных УКВ-радиостанций.
Ан-12Б-И
(1964 г.) — вариант Ан-12Б со станцией индивидуального радиоэлектронного противодействия «Фасоль». Построено 7 экз.
Ан-12БП
(1968–1969 гг.) — разведчики степени радиоактивного заражения атмосферы.