Spitfire Mk.V ble utstyrt med de nye Merlin 45 motorene, som gjorde flyene i stand til å fly høyere og raskere. Rorene ble byttet ut med metallror, som løste problemene med treghet i høye hastigheter, og propellen fikk en spiss spinner som forbedret luftmotstanden. En del eldre Spifire-fly fikk også ettermontert nye ror. Den største forandringen var likevel bevæpningen. De to innerste maskingeværene i hver vinge ble byttet ut med en enkel, langløpet 20 mm Hispano-kanon. Kanonene hadde forbedret mating, men brukte fortsatt et trommelmagasin til hver kanon med 60 skudd i hvert. Skjønt ammunisjonsmengden var i minste laget, utgjorde 20mm-granatene en betydelig forbedring. I motsetning til de tidligere eksperimentelle modellene var nå Hispano-kanonene blitt driftssikre og ble beholdt resten av krigen. Flyene ble også utstyrt for å ta bomber.