В то же время в США Норт Америкэн вела аналогичную программу. Мотор Паккард V- 1650-3. лицензионный вариант «Мерлина», был установлен на P-5I с серийным номером 41-37352 – одном из двух самолётов, специально снятых со сборочной линии для этих целей. Как и у англичан, были изготовлены новые моторама и капот, чтобы разместить более крупный «Мерлин». Кроме того, самолёт оснастили четырёхлопастным винтом Гамильтон Стандарт с «манжетами». Последние были разработаны ещё в 1940 году и позволяли существенно увеличить КПД винта. Для установки мотора «Мерлин» на «Мустанг» потребовалось 223 000 человеко-часов. По сравнению с 78 000 часов, затраченными на создание NA-73X.
Прототип XP-5IB впервые был поднят в воздух Бобом Чилтоном 30 ноября 1942 года. Выяснилось, что химическая реакция между материалами, из которых была выполнена система охлаждения, и гликолевым теплоносителем приводила к засорению радиатора. В то же время, из-за введения в конструкцию вторичного теплообменника, потребовалось увеличить размеры радиатора и, соответственно, его воздухозаборника. Новая конструкция создавала в полёте сильный шум, и её пришлось переделать. Новый воздухозаборник установили на втором ХР- 51В, 41-37469. Испытания показали, что максимальная скорость и потолок ХР-51В увеличились по сравнению с «Мустангами», оснащенными моторами Аллисон, на 80,4 км/ч и 3000 м соответственно. Предварительные оценки, сделанные инженерами Норт Америкэн, были столь впечатляющими, что Армейский авиакорпус заказал 400 Р-51В за три месяца до первого испытательного полёта ХР-51В.
Завод фирмы в Лос-Анджелесе не мог справиться с заказом на 400 самолётов от ВВС США и 1000 самолётов от RAF. Требовалось второе предприятие. Норт Америкэн имела второй завод в Далласе, Техас, но он был занят производством бомбардировщиков В-24 «Либерейтор». Дополнительный заказ на ещё 1350 Р-51В от ВВС США поставил точку в этом деле – в Далласе перешли на выпуск «Мустангов». Изготовленные там самолеты практически не отличались от машин, выпускавшихся в Лос-Анджелесе, но имели обозначение Р-51С. Первый серийный Р-51В взлетел 5 мая 1943 года, а в августе состоялся первый полет серийного Р-51С.