Такая ограниченная модернизация считалась необходимым минимумом, позволявшим направить корабль в зону боевых действий после столь впечатляющей демонстрации мощи японской морской авиации. Никто не считал произведенные улучшения достаточными, но острая потребность в линкорах после Пирл- Харбора просто не позволяла надолго выводить из строя и так немногочисленные оставшиеся корабли ни под каким предлогом. Поэтому в таком виде “Pennsylvania” находился в строю большую часть года, пока ход событий не продемонстрировал пассивность японского линейного флота и способность американских авианосных соединений успешно противостоять наступлению японцев. После Мидуэя, когда стратегическая ситуация в Центральной части Тихого океана существенно изменилась в пользу американцев, командование наконец нашло возможность использовать полученную передышку для давно намеченного капитального ремонта и модернизации нескольких старых линкоров. В результате в конце сентября 1942 г. “Pennsylvania” направили на верфь “Бетлехем Стил Компани” в Сан-Франциско, где он прошел 4-месячный ремонт и более основательную модернизацию.

Общий объем работ был несколько меньше того, что было сделано при модернизации “Nevada”. Здесь “Pennsylvania” в определенном смысле “подвело” то, что в Пирл-Харборе линкор получил значительно меньшие повреждения и остался в строю; в результате, когда для его модернизации все-таки нашли возможность, осталось мало времени – стратегическая обстановка на театре изменилась, американский флот готовился к широкомасштабным наступательным действиям, и потребность в линкорах не позволяла надолго задержать корабль на верфи. Так модернизация “Pennsylvania” представляла собой нечто среднее между тем, что было сделано на “Nevada”, и работами, проведеными на линкоре “Maryland”.

В ходе модернизации были проинспектированы корпусные конструкции, силовая установка и все общекорабельные системы, проведен необходимый ремонт. Все иллюминаторы в корпусе заварили, для повышения водонепроницаемости корпуса и сокращения времени приготовления к бою. Были существенно перестроены надстройки, хотя для сокращения времени и расходов старались по возможности максимально сохранять и использовать имеющиеся конструкции. Дополнительно установили два 750 кВт турбогенератора, а также два “аварийных” дизель-генератора мощностью по 100 кВт. В результате модернизации полное водоизмещение корабля достигло 38659 т. (с 4836 т топлива на борту), при этом осадка равнялась 9,87 м., а Метацентрическая высота 2,3 м.

При полном использовании емкости всех цистерн (5745 т топлива, 715 т воды для котлов) предельное водоизмещение линкора достигло 40605 тонн, при зтом 2136 т приходилось на долю боезапаса, предельная осадка линкора достигала 10,34 м., а Метацентрическая высота составила 2,49 м.

Для компенсации перегрузки с корабля сняли его громадную “флагманскую” двухярусную боевую рубку (400 т) и бронированную коммуникационную шахту (250 т). На месте боевой рубки смонтировали длиннобазисный 26-футовый дальномер. Что касается носовой надстройки, то с нее – в основном для увеличения углов обстрела зенитных орудий, а также для экономии веса – срезали многочисленные открытые площадки и мостики, в результате надстройка приобрела более простую “рубленую” форму.

Внутри носовой надстройки были оборудованы закрытый основной и резервный ходовой пост, помещения для оборудования РЛС и радарная система управления огнем главного калибра с радаром Мк-3. Пост управления огнем ГК на носовой надстройке, ранее располагавшийся под защитой брони боевой рубки, теперь получил прикрытие из 38,1-мм листов STS.

Сами ПУСы главного калибра, как и на “Nevada”, остались прежние – Мк-20 (с противоосколочной защитой из 25,4-мм листов STS), но вся система управления огнем была существенно модернизирована. Установили радары воздушного наблюдения (SC) и наблюдения за надводной обстановкой (SG).

Обе 127-мм батареи, и противоминная, и зенитная, были сняты, и вместо них установили новую универсальную батарею из 16 127/38 орудий в 8 двухорудийных башнях. Все башни располагались на одном уровне, на палубе перестроенной и расширенной надстройки бывшего каземата. Однако, в отличие от “Nevada”, для управления их огнем имелось только 2 радарных поста управления артиллерией Мк37, установленных в диаметральной плоскости поверх носовой и кормовой надстроек вместо прежних побортно установленных Мк-33.

Новые 127-мм башни имели резервную систему независимого (оптического) наведения и противоосколочную защиту толщиной 19 мм STS. Перегрузочные отделения под башнями имели защиту из 15,8-мм и 19- мм листов STS. Защита ПУСов Мк-37 состояла из 25,4 мм плит STS.

Все легкое зенитное вооружение было заменено на 10 счетверенных 40-мм “Бофорсов”, 50 20-мм “Эрликонов” и 8 12,7-мм пулеметов. “Эрликоны” устанавливались под легким прикрытием (7,62-12,7 мм STS) в различных местах на верхней палубе, на надстройке и на крышах башен ГК, то есть везде, где для них хватало места и имелись выигрышные углы обстрела.

Массивная кормовая тренога была заменена невысокой надстройкой с приборами управления огнем, на которой разместили и кормовой пост управления огнем ГК, и короткой однодревной мачтой. Как и на “Nevada”, была демонтирована катапульта на третьей башне ГК, а массивные шлюпочные краны заменены более легкими грузовыми стрелами. Кормовую катапульту сохранили.

На надстройках и башнях ГК было закреплено множество спасательных плотов и плавучих сетей, а шлюпочное вооружение сокращено до двух 26-футовых (7,93 м) рабочих моторных шлюпок. Усиление зенитной артиллерии привело к заметному увеличнию численности экипажа, в результате было оборудовано множество спальных мест и рундуков для новых членов экипажа непосредственно на их боевых постах.

В таком виде модернизированный “Pennsylvania” принимал участие в боях с 1943 г. Сверхинтенсивное использование линкора привело к тому, что в течение следующих 2 лет корабль просто не получил возможности посетить верфь и пройти очередную модернизацию. Тем не менее значительный износ корабля в начале 1945 г. все же вынудил командование направить линкор на верфь “Хантерз-Пойнт”, где с марта по июнь 1945 г. провели ремонт силовой установки и корпусных конструкций, а также некоторые модернизационные работы. Так, неудачные действия “Pennsylvania” в ночном бою в проливе Суригао побудили командование произвести замену одного из старых ПУСов ГК Мк-20 (кормового) на новый Мк-34, соединенный с радаром управления огнем Мк-8. Это оборудование было стандартным для новых крейсеров, и несколько “лишних” комплектов оказалось в распоряжении флота после того, как 9 из планировавшейся громадной серии легких крейсеров типа “Cleveland” были достроены как легкие авианосцы.

На верхней площадке фок-мачты установили новейший высокоэффективный радар воздушного обнаружения SC-2, на грот-мачте также новейший радар SP. Кроме того, линкор оснастили 3 комплектами (с соответствующим числом антенн) новой аппаратуры TDY для постановки помех радарам противника. 26- футовый дальномер на месте бывшей боевой рубки заменили на дополнительный спаренный 40-мм “Бофорс”.

В то же время значительная перегрузка корабля и некоторое разочарование в эффективности “Эрликонов" против самолетов-камикадзе привели к уменьшению их числа до 31.