В боевых частях очень быстро проявились недостатки самолета. Прежде всего, вооружение истребителя оставалось все равно недостаточным. Чтобы исправить этот принципиальный недостаток, пришлось добавить еще два пулемета в крылья. Самолеты с усиленным вооружением обозначались как P-40B/Model 81B. Всего выпустили 131 такую машину. Таким образом, самолеты P-40В несли уже шесть стволов: четыре калибра 7,62 мм и два калибра 12,7 мм. Самолеты с усиленным вооружением начали поступать в части с декабря 1940 года. Последние 193 самолета серии закончили как Р-4 °C (заводское обозначение осталось прежним Model 81B). На самолетах Р-4 °C установили самогерметизирующиеся топливные баки с герметикой на внутренней поверхности, а не внешней, как это было до того. Под фюзеляжем появился узел для подвесного топливного бака, что позволяло увеличить и без того внушительную дальность полета. Самолеты Р-4 °C выпускались с марта по май 1941 года. Самолет 41-13456 в 1942 году переделали в двухмоторный истребитель. Мотор в носовой части фюзеляжа сняли, а на крыльях разместили две мотогондолы с двигателями Packard Merlin V-1650-1 стартовой мощностью 1300 л.с./972 кВт. Судьба этой машины неизвестна. Нет данных даже о том, поднималась ли она вообще в воздух или это был просто макет.
Самолеты P-40В и Р-4 °C в большинстве своем попали в состав авиачастей USAAC, дислоцированных на Гавайях и Филиппинах. Появились эти машины и в Китае. После атаки японской авиации на Перл-Харбор 7 декабря 1941 года, на окрестных базах осталось всего 27 боеспособных машин. Практически все остальные истребители были уничтожены на земле.
P-40D и Е
Первые три модификации истребителя (P-40, P-40В и Р-4 °C) мало чем отличались друг от друга. Несмотря на все усовершенствования, самолет по-прежнему уступал европейским истребителям. «Бутылочным горлом» конструкции был двигатель. Улучшить характеристики самолета можно было только одним способом — увеличив мощность двигателя. Конструкторы фирмы Curtiss вели долгие совещания с коллегами из Allison Division of General Motors. Вскоре им удалось достичь соглашения, согласно которому ожидалось появление двигателя Allison V-1710-39 (F3R) мощностью 1150 л.с./ 860 кВт. Кроме того, благодаря улучшенному наддуву мощность поддерживалась на одном уровне вплоть до высоты 3560 м. Это подтвердили испытания, проведенные в октябре 1940 года. Кроме того, двигатель допускал кратковременное форсирование до 1470 л.с./1100 кВт.
Новый мотор был на 26 см короче предшественника, что повлекло за собой укорочение всего фюзеляжа. Двигатель работал с новым радиатором. Под фюзеляжем появился универсальный пилон, позволявший подвешивать или 200-л бензобак или 227-кг бомбу. Имелась возможность смонтировать бомбодержатели под крыльями, но этой возможностью практически никогда не пользовались.
Чуть выше поднялась ось винта, что позволило укоротить стойки шасси. Предложение Берлина было, наконец, принято. Пулеметы под капотом убрали, а в крыльях установили четыре 12,7-мм пулемета. Предусматривалась возможность установить в крыльях еще пару 20-мм пушек, но эту возможность оставили нереализованной. Изменения в схеме вооружений представляли собой вынужденный шаг, объяснявшийся установкой нового мотора. Изменили форму фюзеляжа, сделав его ниже. Изменили форму фонаря кабины. За лобовым стеклом установили вкладку из бронестекла. Кабину защитили броней общей массой 79 кг.
В результате появился самолет P-40D (Model 87). Первым заказчиком нового самолета стали англичане. Представители USAAC разместили заказ на P-40D лишь в июне 1940 года.