Многие машины P-40F использовались для различных испытаний и экспериментов. Особенно интересной была судьба третьей машины модификации (41-13602). Самолет оснастили радиатором, расположенным в центральной части фюзеляжа. Радиатор закрывал массивный обтекатель. Благодаря этому удалось аэродинамически очистить носовую часть машины. Но выяснилось, что радикально летные качества самолета не улучшились, зато серьезно нарушилась балансировка. Этот экспериментальный P-40F позднее использовался для испытаний киля увеличенной площади и получил неофициальное обозначение YP-40F. Несколько других P-40F участвовали в программе по улучшению продольной устойчивости самолета. На одни из них установили удлиненные кили, доходившие почти до самой кабины. Другие получили высокие кили. Но, как уже говорилось, исправить устойчивость удалось лишь удлинив фюзеляж.
В боевые части P-40F начали поступать с января 1942 года. Спустя четыре месяца появилась очередная модификация — P-40K. Обращает на себя внимание большой промежуток в кодовом обозначении модификаций. Модификация P-40G (Model 87-AG) первоначально существовала в единственном экземпляре (39221) и имела неофициальное обозначение XP-40G.
Самолет этот имел крылья английского «Tomahawk IIA»/Model 87A-2) с четырьмя 7,62-мм пулеметами. В соответствии с этим стандартом с августа по сентябрь 1941 года переделали 43 P-40. Шестнадцать из них в октябре 1941 года по ленд-лизу отправили в СССР, а остальные передали в учебные части, присвоив им обозначение RP-40G.
Модификаций P-40Н и P-40I не существовало вовсе. P-40J должен был быть высотным истребителем, созданным на базе P-40Е, оснащенным турбонаддувом. Проект до конца не довели и свернули 18 мая 1942 года.
Этим и объясняется, что следующая серийная модификация получила название P-40K. На самолет поставили двигатель Allison V-1710-73 (F4R). Но нельзя говорить о том, что это был шаг назад. Самолет получил значительно улучшенную модификацию двигателя. У земли двигатель развивал 1325 л.с./991 кВт, то есть даже был чуть мощнее, чем «Merlin». Однако на высоте 3600 м двигатель развивал мощность всего 1150 л.с., при этом форсировать до такой мощности двигатель разрешалось не дольше, чем на 30 минут.
Договор на поставку истребителей P-40K заключили 28 сентября 1941 года. Размер серии определили в 1300 штук. Поскольку самолеты серии К практически не отличались от серии F, совершенствование серии проходило по той же схеме, что уже описывалась выше. Первые 800 машин еще имели укороченные фюзеляжи. Эта серия обозначалась как P-40K-1 и P-40K-5. Часть машин К-1 и почти все К-5 имели удлиненный киль. Поскольку на самолете стоял мощный двигатель, продольная нестабильность ощущалась отчетливо и не компенсировалась удлиненным килем. Первые партии P-40K по ленд-лизу поставлялись в Китай. Однако до Китая добралось лишь несколько самолетов. Большинство из них попали в части USAAF в Бирме, Индии и том же Китае. Поставлялись эти самолеты и в Советский Союз. Двадцать пять самолетов получила Бразилия.
Первые серии P-40K не были слишком удачными из-за уже упомянутой неустойчивости. Позднее самолеты получили удлиненный фюзеляж. Это нововведение появилось на серии P-40K-10 (335 машин) и на P-40K-15 (165 машин). Дополнительно истребители К-15 были приспособлены к действиям в арктических условиях.
P-40K был самым тяжелым из семейства истребителей «Warhawk». Его масса достигала 4560 кг. Цена P-40K составила 70566 долларов за машину, что также было рекордом.