Для ближнего боя Tomcat располагает встроенной 20-мм автоматической пушкой General Electric M61A1 Vulcan. Основу ракетного вооружения составляли четыре ракеты воздух-воздух AIM-54 или AIM-7, располагавшихся на пилонах под фюзеляжем. F-14 является единственным самолётом, способным нести ракету воздух-воздух большой дальности AIM-54A Phoenix. Эта ракета способна поражать цели на расстоянии 185 км. Это даёт F-14 возможность уничтожать большинство самолётов противника до того, как сам он появится у них на экране радара. В дополнение к ним на подкрыльных пилонах могли располагаться ещё четыре ракеты AIM-9 Sidewinder. Кроме того, Томкэт был способен нести до 6 576 кг наступательного вооружения различного класса.