七十年代中期，波音因应727-200 Advanced型的成功，于1974年推出727-300型。这款飞机的机身预计再加长至可容纳全机220名乘客；重新设计主起落架，由以往的每边两轮式的主起落架改为每边四轮式；使用马力更大的JT8D-200型引擎；加大主翼面积、简化的双缝式襟翼等。

可是，波音727有着先天的缺点，限制它未来的发展。这包括它使用后挂引擎式的设计，使它不能使用体积较大的高涵道比涡轮风扇发动机。另外，三人式的驾驶舱（正、副机长及飞航工程师）也在七十年代被双人式驾驶舱取代，若727-300型改为两人操作设计，便会与727-100/200型无法互通。而且，当年各地的机场都投入资金改善设施与延长跑道，加上推力越来越大的新式引擎不断出现，令当初727可以在短跑道起降的卖点变得没有那么重要了。尤其是在当年经历过能源危机，令三引擎、运作成本日高的727到了需要取代的时候。

七十年代末期，波音宣布研发7X7的计划（即后来的767），目的除了跟空中客车的A300竞争，亦需要取代上一代的喷射客机波音707。同一时期，市场上存在着很多介乎737及7X7之间运量的航线。虽然这些航线可以以727飞航，但由于727的运作成本亦日渐增加，加上更可靠的发动机不断诞生，令波音决定淘汰三引擎的727。于是727-300的计划于1976年被改为7N7，亦即是日后的757。

最后一架727客机于1983年出厂，生产编号23052/1817，并于6月4日交付给全美航空。最后15架727都是货机版本，而且都是一出厂就是全货机的727。而最后一架波音727于1984年出厂，生产编号22938/1832，并交付予联邦快递，机身编号N217FE。