Решив продлить жизнь конструкции О-25 на основе этого разведчика была создана его глубокая модификация, изначально предназначавшаяся для Авиационного Корпуса США. Вариант О-38 практически без изменений сохранил бипланную коробку крыльев, но хвостовое оперение другой формы и массу мелких доработок. Вместо 420-сильного рядного двигателя Packard на него установили радиальный Pratt & Whitney 1690-3 (525 л.с.) с капотом типа NACA, хотя скоростные характеристики остались на прежнем уровне из-за некоторого ухудшения аэродинамики. Первая партия составила 44 самолёта модификации О-38, за которой последовали два невооруженных О-38А и 63 самолёта О-38В с двигателями Pratt & Whitney 1690-5 той же мощности.

В единственных экземплярах остались варианты О-38С (для береговой охраны США), O-38F (с двигателем Pratt & Whitney 1690-9) и O-38S (модификация с расширенным фюзеляжем и хорошо закопотированным мотором Wright R-1820-E мощностью 575 л.с.).

Последней серийной версией стал О-38Е, оснащенный двигателем Pratt & Whitney 1690-13 с металлическим винтом, сдвижным фонарем кабины пилота и модифицированным фюзеляжем. Самолёт мог устанавливаться на поплавки фирмы Edo и использоваться как морской ближний разведчик.
Разведчики экспортной модификации О-38Р (вариант О-32Е) в количестве 6 экземпляров были куплены в 1932 году ВВС Перу и затем успешно применялись в ходе войны с Колумбией. Большинство О-38Р дислоцировались на обычных аэродромах, однако как минимум один самолёт был установлен на поплавки. После завершения боевых действий разведчики эксплуатировались на протяжении ещё нескольких лет и были списаны к 1940 г.

Модификация	O-38
Размах крыла, м	12.19
Длина, м	9.45
Высота, м	3.25
Площадь крыла, м2	33.63
Масса, кг
пустого самолета	1393
нормальная взлетная	1970
максимальная взлетная	2021
Тип двигателя	1 ПД Pratt & Whitney 1690-3
Мощность, л.с.	1 х 525
Максимальная скорость, км/ч	241
Крейсерская скорость, км/ч	193
Практическая дальность, км	442
Практический потолок, м	5790
Экипаж, чел:	2
Вооружение:	два 7.7-мм пулемета Browning до 181 кг легких бомб