B-25H的机背炮塔
B-25C-10 42-32372被改装为B-25H原型机，由于轻量化的T13E1机炮还没有供货，所以该机在机鼻仍然安装B-25G的M4机炮和两挺机枪。该机拆除了所有副驾驶设备后在该位置安装了导航员/装填手简易座椅，机背炮塔前移到原先导航员的位置，75毫米炮的弹药架也安装在此处，此外还拆除了机腹炮塔。
这架B-25C-10还换装了马力更大的莱特R-2600-20发动机，配备有本迪克斯·斯特隆伯格PR48A1化油器以及美国博世SF14LU-10磁电机。此外还安装有双速离心式增压器，低速增压比7.06：1，高速为10.06：1。发动机罩前环内径从之前型号的91.44厘米增加到96.52厘米。
1943年5月15日北美试飞员艾德·沃金和格斯·皮特凯恩驾驶改装后的42-32372进行了首飞。
B-25H生产型换装了R-2600-13发动机，1943年7月31日鲍勃·奇尔顿驾驶第一架生产型B-25H 43-4105首飞。1943年9月陆航开始接收B-25H。
B-25H生产型
生产型B-25H的机组编制5人——飞行员、导航员/无线电操作员/装填手、飞行工程师/机背炮塔机枪手、腰部机枪手/摄影师、尾炮塔机枪手。
B-25H-5 43-4535开始取消了挂载907千克炸弹的能力，因为作战中很少用到这么大的炸弹，并且这种炸弹的挂架占用了弹舱大量空间。
B-25H-5 43-4405开始在前机身左侧增加了一对独立机枪包，使机枪总数增加带14挺。此外还增加了照相枪，以及电动投弹装置。
B-25H-10 43-4705开始重新排列了飞行员的仪表，增大了救生筏舱，修改了刹车系统的操纵索。
B-25H内部布置
1944年2月远东航空队接收了首批B-25H，装备了第498中队。B-25H火力强大，具有14挺12.7毫米机枪以1门75毫米炮，此外还能挂载1450千克炸弹或一枚907千克的鱼雷。B-25H的75毫米炮的准心定在910米，进入攻击航线后一般在300米高度开始射击，在150米高度结束射击。飞行员通过N-6A瞄准具瞄准，并且控制所有前射武器射击。在实战中，一般飞行员在1800米远就开始射击，到910米时平均可以射击三发炮弹。
实战显示装备机炮的B-25H并不比装备机枪的扫射机更有优势，战争进行到了此时，只能机炮来解决的目标并不多见了，对于普通目标来说，用机枪或炸弹同样能达到很好的效果。因此从1944年8月开始，在西南太平洋的美军已放弃使用重型机炮。
对地攻击任务中的B-25H
9月这些B-25H或是被移交给第38轰炸大队（已装备B-25G），或是被还给供应点。与其他大队不同的是，第38大队很欢迎H型的到来。
1944年初第14航空队在中国执行封锁任务的第11轰炸中队获得了24架B-25H，一开始被用于河流扫荡。11月第11中队获得了一些与75毫米机炮配套的APG-13A测距雷达，从此可以在攻击航线中全程对目标进行精确测距，使精确瞄准更为简单。该设备由导航员操作，安装在了B-25H 43-4584、4071、4924、4989和4601上。
1944年7月陆航接收的最后一架B-25H。1945年驻中国的第341轰炸大队接收了B-25H，并在此一直服役到战争结束。此外缅甸的第1空中突击大队也装备了B-25H。