P-51D
P-51B的改进型，也是野马家族中产量最大、名气最大的一位。军械增加到6挺12.7mm机枪，全布置在机翼内。最显眼的改进是换装了气泡式座舱盖，极大地扩展了飞行员的视界，特别是向后视界。后机身也做了修改，P-51D 后期型在垂尾前增加了延长段，这一改动后来又用来改装P-51B/C和早期的P-51D。
XP-51F
作为纯粹的截击机来研发，并重新设计了整个机身结构，甚至没有一处结构可以与早期的P-51互换。机翼采用新的低阻层流翼型，平面形状也有所不同。优化了机身和散热器整流罩轮廓，减轻了发动机基座和起落架。更换了滑油散热器，简化了液压系统和座舱布局。经过这些改进，机身减重726kg，军械减少到6挺 12.7mm机枪(与P-51B/C相同)，甚至减少了油箱容积。总之是架全新的野马。由于与P-51D相比改进很大而性能提高甚小，所以未生产。
XP-51G
也叫XP-51H，是一种远程护航战斗机，发动机为高功率的Packard MerlinV-1650-9，新发动机使机身加长12英寸，缩减了尾翼面积并改变了尾翼长宽比。军械为6挺12.7mm机枪，在飞行员座椅后增加了燃油箱，可以装更多的燃料。
XP-51J
也是P-51的轻量化原型机，使用艾利森V-1710发动机，与以前的艾利森发动机不同，V-1710有上吸式汽化器，功率增强。机鼻部作了仔细的修形以减小阻力。
P-51H
XP-51G的生产型，又作了若干改进：发动机是Merlin V-1650-11，注水时的爆发动力为1495kW，改进了操纵舵面。机身重量比P-51D轻318kg。军械为6挺12.7mm机枪，可外挂10枚5寸火箭弹，和两枚1000磅炸弹或两枚1000加仑可抛式副油箱。
