Модифікація Р-51Д випускалася з 1944 року. Відрізнялася установкою бульбашкового навісупілота та більш потужним озброєнням.

Мустанги широко використовувалися як винищувачі супроводу та винищувачі-бомбардувальники на всіх театрах воєнних дій до кінця Другої світової війни.