1967年（昭和42年）製造の2050（通算50号機）以降の機体で、輸出を見込んで大幅に改良を施した。これはアメリカ中西部の中古機や航空部品販売を行うディーラーであるシャーロット・エアクラフト社がアメリカでの販売代理権の取得を目指して提案してきたことを受け入れた仕様であった。同社がコンサルタントを使い競合機（フェアチャイルドFH-227）との比較において、運航コスト、離着陸性能が優れ、短距離ローカル線で需要があると判断したが、ペイロード（有償荷物重量）が少ないとの指摘を受けて改良されたものであった。エンジンはタービンの耐熱性向上とプロペラ減速歯車の強化によって出力を10%増加させ、ペイロードを1トン増やした。合わせて各部の設計変更を行い、主脚ドアの内面を平滑にして脚下げ時の速度を289km/hから389km/hへ向上、同時に急降下の際に脚をエアブレーキとして使用できるようにした。座席の座面クッションを着水時の浮き具として使用できるものとし、座席間隔も860mmから790mmに改めて、64席に増やした。2070からは内装をレザー張りからプラスチックに改め、カーテンもシャッター式ブラインドとして、ライバルになると目されたフォッカーF-28などに対抗した。また、オプションとして補助動力装置（APU）を搭載可能とし、空調・発電・油圧装置・エンジン始動を地上設備なしで作動可能とした。これは地上設備の貧弱な日本国外の地方空港乗り入れを目指したものである。2075からは乗降口高さを体の大きな欧米人に合わせて1.6mから1.75mに拡大、2078からはエンジンを、タービンブレードの材質変更で高温時の最大出力を4%増加したダートMk542-10Jに 、2092からは減速歯車を補強して耐久性を向上したダートMk542-10Kに変更した。
YS-11にはいくつかの派生型式が存在する。機体の用途による違いで分かれているが、さらに納入先によって細かく区分されている。また、製造番号が付けられており、先行試作機2機は1001・1002、以下量産機は2003 - 2182である。
1942年2月にイギリス空軍(RAF)の陸軍との直協スコードロン(連合して組まれた飛行中隊のこと)にマスタングI（マスタング Mk.I）が配備されるに伴い、同機は低空偵察や地上部隊の援護を任務として実戦に投入され始めた。マスタングIは既に運用に入っていたP-40を補完する目的でまずRAFのNo.26スコードロンに配備され、1942年6月までには取り急ぎ10個のスコードロンに配備された。マスタング初の空戦は1942年8月19日にフランスのディエップ上空で行われた。No.414スコードロン所属の1機が、当時敵なしだったFw 190と遭遇しこれを撃墜した。これはマスタング初の敵機撃墜としても報告されている。V-1710は1段のスーパーチャージャーしか持たなかったため高空性能は制限されていたが、マスタングIの優秀な働きにRAFは狂喜した。一方、当時のノースアメリカン社長であったジェイムズ・ハワード・キンデルバーガーはアメリカ陸軍航空軍（USAAF）にもマスタングの売り込みを図り、新戦闘機導入のための部隊の再編・新設を要求していた。結果的にマスタングはP-51として制式採用されることとなるが、47機がUSAAFに納入されたところで新戦闘機導入の財源としていたイギリスとのレンドリース分の予算を使い果たし、1942年度の資金は底をついてしまう。しかし、当時軍用機調達を担当していたオリヴァー・エコールズ(Oliver Echols)将軍はP-51を生産させ続けるべきという意見を抱いていた。そこで余裕があった攻撃機開発の予算に目をつけ、エコールズはP-51を急降下爆撃機へ改修する旨をノースアメリカンに指示した。こうして爆弾懸架装置とダイブブレーキをP-51に追加したA-36Aの納入契約が1942年4月16日に取り結ばれた。爆弾搭載架の装着自体はRAFの要求で行われた長距離フェリー飛行プログラムで既に実験済みであった。延べ40,000時間に及ぶ技術的研究、8分の1スケール模型を用いた風洞実験は1942年6月には完了、基本的にP-51のフレームとV-1710エンジンを流用しつつ、高い応力がかかる箇所には構造上の強化を施し、主翼両面で1組の油圧作動式鋳造アルミニウム製ダイブブレーキを導入した。爆弾搭載量は500ポンド×2基。なお、主翼は爆弾搭載架と4枚のダイブブレーキの設置ために再設計を余儀なくされている。A-36Aの初号機・シリアル42-83663は1942年9月にノースアメリカンのイングルウッド工場で完成した。10月には初飛行して各種試験が急ピッチで進められ、完成した機体から順次部隊へ配備された。A-36AはマスタングIと同じく6挺の12.7mm機銃（ブローニングM2）を装備しており、4挺は両主翼内に、2挺は機首に装備されていた。また、エンジンは高度約1,000mで1,325hpを発揮可能なV-1710-87に換装されたが、過給機の性能は本質的に同じであったため高度約4,000mより上空ではマスタングIと同様に出力が大きく低下した。プロペラはP-51同様、カーチス・エレクトリック社製の3翅プロペラが使用された。P-51系列は後に4翅タイプにプロペラが換装されるのだが、A-36はずっと3翅タイプのままだった。なお、USAAFはA-36Aと同時に310機のP-51Aの発注も行った。P-51Aは落下式増槽を装着可能で、翼内に4挺の12.7mm機銃を有し、1,200hpのV-1710-81を搭載している点などがA-36Aと異なっていた。A-36Aと同じくP-51Aも爆弾搭載架を備えていたが、もともと戦闘爆撃機として使用する意図はなかったとされる。P-51系列はD型以降になると主翼下にHVARロケット弾架を設置可能になるが、A-36にレトロフィットされることはなかった。