ה־A-36 אפאצ'י פותח כמענה לצורך של חיל האוויר האמריקאי במפציץ צלילה כגון השטוקה. עם זאת, בניגוד למטוס השטוקה, האפאצ'י היה מטוס מהיר מאוד ויכול להגן על עצמו בפני מיירטי האויב. ה־A-36 היה מעין מטוס מוסטנג סימן 1 עם מעצורי צלילה אשר הגבילו את מהירות הצלילה שלו ל־672 קמ"ש, שכן במהירויות גבוהות יותר (המטוס היה יכול להגיע לכדי 800 קמ"ש בצלילה מגובה 4,200 מטר) קשה מאוד לכוון במדויק.
המטוס נשא מנוע אליסון משופר (V1710-87) אשר יצר 1,325 כוחות־סוס בגובה של 1,000 מטר, אך ביצועי המנוע ירדו באופן משמעותי בגבהים של מעל ל־4,000 מטר. חיל האוויר האמריקאי רכש כ־500 יחידות מהדגם.
P-51A או מוסטנג סימן 2.
דגם זה פותח לשאת מנוע אליסון V1710-87 עם מגדש משופר שייצר 1,330 כוחות־סוס וכן מדחף קרטיס בקוטר 3.2 מטר. השילוב של השיפורים האלו הגדיל את מהירות המטוס לכדי 658 קמ"ש בגובה 3,000 מטר, קצב הנסיקה גדל לכדי 1,158 מטר לדקה וסייג הרום היה 10,300 מטר.
עם זאת, ביצועיו בגובה רב יותר היו נחותים מביצועי הספיטפייר ומהמסרשמיט Bf 109 בגבהים אלה, וחיל האוויר הבריטי הגביל את השימוש במוסטנג לגבהים נמוכים.
המוסטנג עם מנוע רולס-רויס מרלין.
ב־10 במאי 1942 הפעיל חיל האוויר הבריטי את המוסטנג לראשונה בתקיפה של ביצורים גרמניים. הטייסים היו מרוצים מאוד מהמטוס למעט ביצועיו בגובה. לכן, כחודש אחר כך, התקינו הבריטים מנוע רולס-רויס מרלין 65 באחד המטוסים והמוסטנג הפך למטוס קרב מעולה. בנובמבר 1942 אישר גנרל חיל האוויר האמריקאי הנרי ארנולד הזמנה למטוסי מוסטנג עם מנועי מרלין.
אף שמנוע הרולס־רויס מרלין הוא מתוצרת בריטית, הרעיון להתאים אותו למוסטנג לא החל עם הבריטים. האמריקאים שקלו לפתח מנוע בעל נתונים שקולים למנוע הבריטי המצוין, אך הסיקו שהן משך הפיתוח והן מחירו לא מתאימים. המרלין היה נגיש ובעל ביצועים מצוינים, ולכן הוחלט לייצר אותו ברישיון ולהתאימו ל־P-51. באותו הזמן, הגיעו הבריטים למסקנה דומה והחלו להתאים מטוס מוסטנג סימן 1 מספר שלדה AL975 עם תושבת מנוע חדשה לגמרי ופנלים מוגדלים כדי להתאים למנוע, וכן עם כונס גדול למערכת מצנן הביניים שהותקן בסנטר המטוס והחליף את כונס המאייד. המטוס סומן מוסטנג X והמריא לראשונה ב־13 באוקטובר 1942. המטוס הגיע למהירות מקסימלית של 627 קמ"ש, ובטיסה השישית הוחלט שאין צורך במצנן־ביניים בזמן שימוש במצנן בנדיקס החדש, מה שאיפשר הקטנת הכונס, ובכך הושג אף מבנה אווירודינמי יותר. לאחר התאמת המבנה החדש והמדחף החדש בעל קוטר של 3.45 מטר, הגיע המטוס למהירות של 695 קמ"ש בגובה 6,700 מטר.
במקביל, הותאם למוסטנג סימן 1 בנורת' אמריקן מנוע מרלין V-1650-3 שיוצר ברישיון בפקארד, יצא מפס היצור המקורי והוחזק במיוחד כדי להתאימו למנוע. למנוע הותאם מדחף של ארבעה להבים מתוצרת המילטון־סטנדרט, שעוצב עם שרוולים בתחילת כל להב. ניסויים הוכיחו שהשרוולים הגדילו את כמות האוויר שכל להב דחף.
דגמים B ו־C.
מטוס הניסוי XP-51B המריא לראשונה ב־30 בנובמבר 1942 ונחת נחיתת חירום עקב התחממות יתר של המנוע. הטיסה הוכיחה כי יש צורך בכונס רדיאטור גדול יותר. כדי לספק את הצורך של מצנן הביניים, הכונס החדש הורכב על ה־XP-51B השני, והמטוס ביצע מספר גיחות ניסוי מוצלחות. הצפי לקפיצה בביצועים עם הוספת מנוע מרלין למטוס גרמה לרכש של 700 מטוסים על ידי ארצות הברית ועוד כ־1,000 על ידי בריטניה עוד לפני טיסת הניסוי הראשונה של ה־XP-51B. בשל הדרישה הגבוהה למוסטנג, נאלצה נורת' אמריקן לנצל את מפעלה השני בדאלאס שבטקסס, שבאותו הזמן ייצר מטוסי B-25. המטוסים שיוצרו במפעל זה היו העתקים מדויקים של ה־P-51B אך סומנו כדגם C.
מאחר שהיו תלונות על שדה הראיה המצומצם ועל היעדר מרווח ראש לטייסים גבוהים התאימו מספר טייסות בריטיות חופה חדשה למטוס (חופת מלקולם) שהותקנה במקור על הספיטפייר.
חופת בועה זו, הייתה עשויה מיחידה אחת של פלקסיגלס מנופח, פתרה את בעיית מרווח הראש, ושיפרה מאוד את שדה הראיה מול החופה הקודמת העשויה ממספר חלונות. אף על פי שהיה זה פיתוח בריטי, מספר כנפות קרב אמריקאיות רכשו והתאימו את החופה למטוסיהם.
דגמי D ו־K.
ה־P-51D הוא הדגם העיקרי והמפורסם מבין כל הסדרה, וכן גם המוצלח ביותר; כ־9,603 יחידות מהדגם נמסרו לשירות. כל השיפורים שהוכנסו בדגמי B נכללו בעיצובו של דגם D, כולל גם את מנוע V-1650-7 שהפיק 1,750 כוחות סוס וכן תמסורת מגדש־על משופרת אשר הקנתה למנוע ביצועים מצוינים בגבהים נמוכים. בנוסף, הותקנו למטוס שני מקלעים נוספים (על 4 המקלעים שהותקנו בדגמי B). מקלעים אלו הותקנו בצורה אנכית בשונה מדגמים מוקדמים יותר וזאת כדי להקטין את בעיית המעצורים בתמרון ולאחריו שמקלעים אלו סבלו ממנה.
השינוי הברור והמוכר המבדיל בין דגם D לדגמים המוקדמים הוא חופת הבועה אשר הקנתה ראות מצוינת לכל הצדדים וכן חופש תנועה רב יותר לראשו של הטייס. התקנת חופה זאת חייבה התאמת מבנה המטוס, ובדגם זה הגיבנת מאחורי תא הטייס הוסרה, כדי לשפר את ראות הטיס אחורה. הסרת הגיבנת יצרה אי יציבות מסוימת בציר הסבסוב ובדגמים מאוחרים יותר הותקן סנפיר עזר המשתלב עם הגה הכיוון כדי לתקן בעיה זאת. בעיית אי יציבות זו, דווחה עוד לפני שינוי החופה.
מטוסי המוסטנג שיוצרו במפעל בדאלאס סומנו K והיו שונים מהדגם העיקרי בחופה, עם מרווח גדול יותר לראשו של הטייס, וכן במדחף אארופרודקטס במקום מדחף המילטון־סטנדרט אשר הביקוש לו היה עצום ומפעליו לא יכלו לספק את הדרישה ההולכת וגדלה. המדחף סבל מחוסר איזון וכ־19 אחוזים מכלל המדחפים נפסלו עקב רטט חזק מדי. רוב המטוסים מהדגם נמסרו לידי חיל האוויר הבריטי והאוסטרלי.
P-51H ודגמי הניסוי הקלים.
דגם H נולד עקב ניסיונות נורת'־אמריקן לשפר את נתון הטיפוס של המטוס בעזרת הקטנת משקלו ככל הניתן. המחקר לתוך תחום מטוסי־קרב קלים, וכן דיווחים מהשטח הולידו שלוש תוכניות ניסוי ה־XP-51F, XP-51G וה־XP-51J. משקלו של דגם F הוקטן לכ־2,555 קילוגרם (כ־680 קילוגרם פחות מדגם D) בעזרת התקנת חופה דקה יותר, כני נסע (תומכות וגלגלים) קטנים יותר, מנוע V-1650-3 (שהפעיל את דגמי B) וכן מדחף תלת־להבי מבית אארופרודקטס. המטוס הגיע ל־750 קמ"ש בגובה 8,840 מטר וכן היה לו שיעור נסיקה של 1,220 מטר לדקה.
ה־XP-51G היה בעצם דגם F עם מנוע נסיוני רולס־רויס RM-14SM שעשה שימוש ביחידת הזרקת דלק במקום במאייד. היחידה הייתה מאוד רגישה אך כאשר עבדה כיאות, המנוע הפיק 2,000 כוחות סוס בגובה 6,000 מטר. בנוסף, הגיע המטוס למהירות מרבית של 796 קמ"ש ולשיעור נסיקה של 1,524 מטר לדקה. המטוס הוגבל לרום מאוד גבוה של 14 ק"מ כיון שהאוויר בתא הטייס לא עבר דיחוס.
ל־XP-51J הייתה שלדה קלה הבנויה סביב מנוע אליסון V-1710-119 שתאם בהערכותיו למנוע RM-14SM של רולס-רויס. המנוע סבל מקשיים רבים שתוקנו במהלך תוכנית הניסוי, ובסופו של דבר הותקן המנוע במטוסי P-82 החל מדגם E ומעלה.
ה־P-51H יוצא מתוכנית הניסוי XP-51F, והותקן בו מנוע פקארד V-1650-9 שהפיק 1,380 כוחות סוס ב־3,000 סיבובים לדקה, ו־2,270 כוחות סוס בכוח חירום מלא. בנוסף, הוארכה שלדת המטוס ב־30 סנטימטר כדי לתקן בעיות יציבות שאפיינו את הדגמים הקלים. במטוס הותקנו כונסי מאייד מוקטנים, כונסי מקרן מוגדלים וכן מדחף ארבעה־להבי של אארופרודקטס. כ־370 יחידות נמסרו לשירות זמן קצר לפני כניעת יפן והדגם מעולם לא היה בשירות מבצעי.
המוסטנג הכפול פותח בתגובה לדרישת חיל האוויר האמריקאי למטוס קרב עם טווחים גדולים מאוד. מטוס חד מנועי לא יכול לשאת כמות דלק שתספיק לטווח כזה גם עם בידונים (מכלי דלק נתיקים), ולכן, התשובה היחידה היא לייצר מטוס דו מנועי. הצורה המקובלת של מטוסי קרב דו מנועיים בזמנו הייתה גוף מרכזי עם כנפיים גדולות עליהן הורכבו המנועים, או מבנה מרכזי קטן עם כנפיים עליהן הותקנו מנועים שבתיהם שימשו גם כמבנה חיצוני שכלל הגאי כיוון וגובה (דוגמת ה־P-38). בניגוד גמור להלך הרוח, בנורת'־אמריקן החליטו פשוט לשלב שתי שלדות של מטוסי מוסטנג. שתי השלדות חוברו בהגאי הגובה ובכנף אמצעית וכל אחת מהן תמכה בכנף חיצונית אחת. דגם זה חסך הרכבת מבנה מרכזי בין המנועים, ובכך חסך בגרר מיותר. בנוסף, צוות המטוס שמנה שני אנשים, יכלו לתמוך ולעזור זה לזה בזמן טיסות ארוכות מאוד. הדגם שפותח עשה שימוש בשלדה של מטוסי XP-51F ובניסויי טיסה הוכח שהוא מסוגל להגיע למהירויות של 753 קמ"ש, ולטווח מרבי עם מכלים נתיקים של כ־3,000 קילומטר. הפיתוח הסתיים לאחר סוף מלחמת העולם השנייה ולכן ההזמנות שעמדו על כ־500 מטוסים צומצמו לכ־40 יחידות שסופחו ליחידות אימון, וכן מספר יחידות של מטוסים אשר הותקן עליהם מכ"ם והם שימשו כמטוסי קרב־לילה. הצלחתו של המטוס בתפקיד זה גרמה לייצור של מספר מאות יחידות של מוסטנגים כפולים לקרב לילה, וחלקם אף הספיקו להשתתף במלחמת קוריאה.
היסטוריה מבצעית.
מלחמת העולם השנייה.
בתחילה - המוסטנג כמטוס תקיפה (מנוע אליסון).