Из заказанной серии в варианте P-38 было построено только 30 машин. Большую часть из них направили в ту же 1 PG на авиабазу Селфридж Филд, где уже летали YP-38. Позднее все самолеты P-38 были переименованы в RP-38 (Restricted — ограниченный) и применялись в учебных целях на континентальной части США. Эти же «ограниченные» RP-38, однако, были включены в состав первой линии ПВО, когда возникла угроза (воображаемая) высадки японцев в Калифорнии в 1942 г.
В отличие от покрытых несколькими слоями бесцветного лака серебристых YP-38, истребители первой серии имели боевую окраску: снизу — небесно-голубую, а цвет верхней части планера определялся как «оливково-тускло-коричневый по нейтральному серому». Самолеты несли обычные опознавательные знаки USAAC — белую звезду с красным кругом внутри синего круга. Черные тактические номера наносились на носовую часть центральной гондолы. Эти же номера дублировались снаружи на килях, а под ними указывался сокращенный код группы — 1P. Первое время истребители P-38 называли «Атланта», впрочем, такое наименование не прижилось.
Один из «безбуквенных» P-38 (зав. номер 40-744) переоборудовали в двухместный учебно-тренировочный самолет, при этом вторую кабину (для инструктора) соорудили в левой мотогондоле, что придало машине асимметричные очертания. Турбокомпрессор на левом «Аллисоне» отсутствовал, зато на борту гондола пилота сделали надпись «Джоли», т. е. «Весельчак». Еще одну машину (зав. номер 40-762) построили в варианте XP-38A с герметизированной кабиной и удлиненными мотогондолами. Вооружение на XP-38A отсутствовало. В период с мая по декабрь 1942 г. самолет проходил заводские испытания, а затем его передали ВВС США. К этому времени он уже устарел и особого интереса у военных летчиков не вызвал.
Остальные 36 машин первой серии достраивались уже в версии P-38D (зав. номера с 40-774 по 40-809), но фирменное обозначение осталось прежним — «Модель 122». В отличие от всех своих предшественников они были признаны «боеготовыми». Это обстоятельство объясняет появление индекса D, хотя серийных вариантов A, B и C не существовало. В тот период времени в Воздушном корпусе, а затем и в ВВС США сложилась практика присваивания индекса D первой боеготовой модификации военного самолета (например, В-24D, P-39D, P-47D и пр.).
Техническое задание на P-38D предусматривало совершенствование защищенности самолета путем увеличения толщины бронелистов и изменения схемы их размещения. Лобовое бронестекло также было усилено. Начиная с этой модификации на «Лайтнинге» появились протектированные (оклеенные снаружи специальной губчатой резиной, набухавшей при соприкосновении с бензином и предотвращавшей его утечку при боевых повреждениях) бензобаки общей емкостью 1136 л (нормальный запас топлива составлял 795 л). Конструкторы пересмотрели и состав высотного оборудования. Вместо баллонов высокого давления на самолет стали устанавливать сосуды Дьюара с жидким кислородом.
Последние экземпляры истребителей серии D, подобно экспортным английским P-322, получили ленты-обтекатели, закрывавшие стык центральной гондолы с крылом. В кабине устанавливали прицел L-3 компании «Линн Инструмент», а фотокинопулемет перенесли из носка гондолы пилота в левый пилон для подвески бомбы. Дело в том, что на ранних P-38 качество контрольных фильмов сильно страдало из-за вибраций, возникавших при одновременной стрельбе из четырех пулеметов и пушки. На нижней поверхности левой консоли появилась выдвижная фара для ночных полетов.
Самолеты P-38D сходили со сборочной линии с июля по октябрь 1941 г. Эти машины передавались в 1-ю истребительную группу, а также в 14-ю истребительную группу, базировавшуюся в Гамильтон Филд, штат Калифорния. Изменение наименований эскадрилий и групп (прежнее PG — Pursuit Group — группа перехватчиков, а позднее FG — Fighter Group — истребительная группа) произошло в июне 1941 г. одновременно с заменой термина USAAC на USAAF (United States Army Air Force — Военно-воздушные силы Армии США).
Истребители из 1 FG принимали участие в крупномасштабных учениях, проведенных американской армией в сентябре 1941 г. в штатах Луизиана, Северная и Южная Каролина. Самолеты сторон получили специальные опознавательные знаки: белый или красный крест на фюзеляже. Истребители P-38 несли большие кресты на передней части центральной гондолы. В день вступления США во Вторую мировую войну USAAF располагали 69 боеспособными «Лайтнингами».