Disse variantene var et forsøk på å løse noen av problemene knyttet til Allison-motorer, spesielt den dårlige effekten i større høyder som begrenset bruken av P-40 som jagerfly. En P-40D ble utstyrt med en Rolls-Royce Merlin 28 og evaluert. Under betegnelsen fløy denne prototypen første gang i juni 1941. Installasjonen av Merlin-motoren var enkel å gjennomføre, ingen av flytypens tidligere kvaliteter ble redusert og motoreffekten ble betydelig forbedret i høyder over 4 500 m.