Seria 20 Mocniejsze silniki Pratt & Whitney JT4A-3 (o ciągu 70,8 kN) pozwoliły na zwiększenie masy startowej samolotu do 125 190 kg. Wyprodukowano 34 samoloty DC-8-20 nazwane jako DC-8B, dopóki nie wprowadzono samolotów z serii 30.
Seria 30 Samoloty z serii 30 przeznaczone były na trasy międzykontynentalne, napędzane przez nowsze wersje silników JT4A, które pozwoliły zwiększyć wydajność samolotu o jedną trzecią w stosunku do DC-8-20. Wzmocniono również kadłub oraz podwozie. DC-8-31 otrzymał certyfikat w 1960 z silnikami JT4A-9 (75 kN) z maksymalną masą startową 136 080 kg. DC-8-32 miał nieco większą masę startową, 140 600 kg. DC-8-33 otrzymał nowe silniki JT4A-11 (78,4 kN), wzmocnione podwozie oraz większą masę startową, która wynosiła 142 880 kg. Wiele wersji -31 i -32 zostało przystosowanych do standardu -33. Łącznie wyprodukowano 57 samolotów DC-8-30.