Au début de 1940, les Britanniques recherchaient sur le marché américain des avions de combat. Dans l'impossibilité de trouver un chasseur doté des caractéristiques qui s'étaient révélées indispensables au cours des premiers combats, les Anglais demandèrent à la firme North American, qui avait alors une certaine expérience dans ce domaine, s'il était possible de concevoir et de construire un chasseur répondant à leurs spécifications dans le temps exceptionnel, de 120 jours. North American accepta, et une équipe, sous la direction de Raymond Rice et d'Edgar Echmued, se mit immédiatement au travail. Le prototype, désigné NA-73, et prit trois jours avant l'échéance fixée par les Anglais. Il révéla des lignes exceptionnelles avec des ailes à écoulement laminaire, une faible traînée du fuselage et surtout une pureté étonnante de l'ensemble de la cellule. Après le montage du moteur Allison V-1710-F3R de 1100 chevaux, le prototype fit son premier vol en octobre 1940 et fut immédiatement construit en série, les premières livraisons ayant lieu en décembre. Ces North American P-51 Mustang Mk-I avaient un armement composé de quatre mitrailleuses de 7,7 mm et de deux mitrailleuses de 12,7 mm dans les ailes, et de deux armes de 12,7 mm de fuselage. 620 appareils de ce type furent construits. Le premier modèle de North American P-51 Mustang commandé directement par l'USAAF fut le type A-36A, version d'attaque au sol qui vola pour la première fois en septembre 1942. L'armement était composé de six mitrailleuses de 12,7 mm dans les ailes et de deux bombes de 180 kg sous la voilure. En mars 1943, les 500 appareils commandes avaient été livrés. Du fait de l'emploi du moteur Allison sur ces premiers avions, les North American P-51 Mustang furent utilisés par l'USAAF et la RAF, respectivement comme appareils d'attaque au sol et avions de soutien tactique rapproché. Il apparut alors particulièrement urgent de doter le North American P-51 Mustang d'un moteur susceptible de donner sa puissance maximale à une altitude plus élevée. Le moteur Allison, dans sa version poussée, n'était qu'une solution provisoire au problème du manque de performances du North American P-51 Mustang au-delà des altitudes moyennes. La solution fut donnée par une proposition britannique tendant à remplacer le moteur Allison par un moteur Rolls-Royce Merlin. Le montage expérimental du Merlin fut entrepris aux Etats-Unis et en Grande-Bretagne avec des moteurs fabriqués dans ces pays, deux North American XP-51B Mustang furent construits avec des moteurs Merlin V-1650-3 de fabrication Packard, et quatre North American P-51 Mustang Mk-I furent transformés pour recevoir des Rolls-Royce. Les essais ultérieurs, qui montrèrent que le moteur Merlin avait augmenté la vitesse du North American P-51 Mustang de 80 km/h en la portant à 705 km/h, et améliore d'une manière inattendue les performances à haute altitude, furent achevés en septembre 1942. Le modèle fut alors commandé en très grande série. Deux modèles identiques, le North American P-51B Mustang et le North American P-51C Mustang furent fabriqués en Californie et au Texas. Le modèle suivant, le North American P-51D Mustang, fut construit à un nombre d'exemplaires supérieur au total de tous les autres types réunis. La caractéristique principale de ce modèle était un cockpit entièrement redessiné afin d'améliorer la visibilité du pilote. L'arrière du fuselage fut abaissé, et une canopée d'une seule pièce en perspex, très profilé, fut montée à la place de la verrière primitive, très encombrée de nombreux montants. Cette modification améliora non seulement les possibilités du Mustang mais également la silhouette de l'appareil . L'armement, composé de six mitrailleuses, devint standard, ainsi que le moteur V-1650-7 puis, après livraison de quelques avions, une arête dorsale fut ajoutée à la dérive dans le but d'améliorer la stabilité directionnelle . Cette arête fut rajoutée ensuite à de nombreux North American P-51B Mustang et North American P-51C Mustang qui en étaient dépourvus . La production de North American P-51D Mustang s'éleva à 7956 appareils dont 280 furent cédés à la R . A . F . sous la désignation Mustang IV . Le North American P-51K Mustang, dont 1337 exemplaires furent fabriqués, était identique au North American P-51D Mustang, à l'exception de l'hélice Hamilton Standard remplacée par une Aeroproducts . La R . A . F . reçût 594 appareils de ce type, désignés, comme les North American P-51D Mustang IV . Une modification ultérieure apportée au North American P-51D Mustang permit l'accrochage de roquettes selon deux dispositifs; l'un consistait en un montage de trois tubes sous chaque aile et l'autre recevait quatre projectiles de 5 pouces (12,7 cm) . Enfin, 10 appareils d'entraînement furent produits sous la désignation North American TP-51D Mustang, équipés de doubles commandes . Le North American P-51E Mustang resta à l'état de projet et seuls trois North American XP-51F Mustang et deux North American XP-51G Mustang expérimentaux furent fabriqués . Ils étaient conçus comme des chasseurs légers dont les performances devaient résulter d'une réduction de leur poids total de 900 kg, réduction obtenue par le montage de roues plus petites, d'un armement limité à quatre armes, d'une structure simplifiée et de l'utilisation d'une grande quantité de matières plastiques dans la construction de la cellule . Les North American XP-51F Mustang reçurent des moteurs V-1630-7 et atteignirent 745 km/h, les North American XP-51 Mustang eurent des moteurs Merlin RM-14 de l500 chevaux entraînant une hélice à cinq pales et atteignirent 755 km/h en palier. Deux exemplaires du dernier modèle allégé furent également construits sous la North American XP-51J Mustang, propulsés par un moteur Allison V-1710-119. Aucun de ces modèles ne fut construit en série mais les études ne furent pas perdues, les enseignements recueillis étant appliqués à la version finale du North American P-51 Mustang. Ce fut le North American P-51H Mustang, dérivé du North American XP-51F Mustang propulsé par un moteur V-1650-9 de 2218 chevaux ; le cockpit fut réduit, la capacité des réservoirs augmentée et l'empennage vertical agrandi. Ce North American P-51H Mustang pesait 300 kg de moins que le North American P-51D Mustang, et il fut le plus rapide de tous les North American P-51 Mustang, atteignant 780 km/h. 311 exemplaires seulement furent construits avant l'annulation des commandes qui suivit la capitulation du Japon. Le North American P-51 Mustang fut à tous points de vue un avion important, très apprécié par ses pilotes et les équipages des bombardiers qu'il escortait, mais très redoutés par les Allemands et les Japonais. Avec les moteurs Merlin, le mustang acquit vitesse et accélération en palier et en montée. Toutes ces qualités jointes à une exceptionnelle maniabilité, firent du North American P-51 Mustang le chasseur le plus craint par ses adversaires et ses lignes particulièrement pures en firent un avion entre tous mémorables .