Model S-23-A 三面图
此外麦克唐纳还提出了不同寻常的重火力配置：6 挺 12.7 毫米机枪和 4 门 20 毫米机炮。该机时髦的前三点式起落架中的前起落架向后收入前机身，主起落架向后收入发动机舱。麦克唐纳担保的最大速度是相当乐观的 760 千米/时（7,620 米高度），总重量估计为 8,430 千克。
这一次陆军真正感了兴趣，1941 年 8 月 2 日陆航批准购买两架原型机，9 月 30 日授予麦克唐纳一份 1,508,596 美元的合同，外加 86,315 美元费用，购买两架原型机、一个风洞测试模型，以及相关的工程数据。10 月 29 日合同正式生效，原型机获得了 XP-67 的编号，以及 42-11677 和 42-11678 的序列号。
此时 XP-67 的细化设计已经展开，武器配置改为在内翼段安装 6 门 37 毫米 M4 机炮（每门备弹 45 发，甚至在此之前还考虑的单门 75 毫米机炮）。并为大陆 XI-1430-1 发动机增加了通用电气 D-1 涡轮增压器，发动机排气管采用独特设计，可利用废气增加推力。由于武器的重型化及其他改进使 XP-67 的预计总重增加到 9,070 千克。
在 NACA 兰利风洞进行测试的 XP-67 模型
XP-67 的激进设计需要进行大量的风洞测试，以便对其众多的先进特性进行微调。为此麦克唐纳、国家航空咨询委员会（NACA）和底特律大学联合进行了一项广泛的空气动力学测试项目。XP-67 的设计要求蒙皮绝对光滑并保持准确的外形，才可以维持气流的层流流动降低阻力。为此麦克唐纳需要研发全新的制造技术，而该公司此前甚至没有制造过一架完整的飞机。在风洞测试中暴露出了 XP-67 发动机冷却气流不足的问题，而这个问题到最终都未得到完全的解决。此外由于转入战时生产，大陆公司无法及时向 XP-67 发动机舱风洞测试项目提供 XIV-1430 发动机样机，此外还要竭力争取弗吉尼亚州兰利机场 NACA 风洞的使用档期。
在 NACA 兰利风洞进行测试的 XP-67 发动机舱，可以看到两侧的埋入式冷却空气进气口
发动机舱后方的散热器与发动机废气排气管，也可产生一定的推力
XP-67 原型机的出厂仪式，该机是麦克唐纳公司为跻身一流战斗机制造商行列而做出了首次尝试
1943 年 12 月 1 日第一架 XP-67 42-11677 终于准备好开始地面测试，该机没有安装武器、增压座舱及氧气系统，安装了传统副翼而不是计划中的下垂式副翼。42-11677 安装两台 XI-1430-17/19 发动机，配备 D-23 涡轮增压器，发动机在起飞时额定功率 1,350 马力，7,620 米高度时功率 1,600 马力。因其独特的蝙蝠状外观，获得了“月夜蝙蝠”（Moonbat）的非正式绰号。
XP-67 前视图，优美的翼身融合外形相当科幻
1943 年 12 月 8 日 XP-67 在圣路易斯的兰伯特机场进行高速滑跑时，两侧的发动机舱都突然起火，造成排气歧管滑环被烧毁，首飞被迫推迟。修复完毕后，XP-67 被运到伊利诺斯州的斯科特机场。1944 年 1 月 6 日 XP-67 首飞，试飞员是 E.E.埃利奥特，但因发动机问题在起飞 6 分钟后就不得不紧急降落。
XP-67 的座舱
随后麦克唐纳对发动机舱进行修改，安装不锈钢制造的壁板把涡轮增压舱隔离起来，改进了冷却空气循环系统，并缩短了发动机罩末端的长度。改进后的飞机进行了两次成功的试飞。但是在第四次飞行（1944 年 2 月 1 日）中，两台大陆发动机因无意间的超速运转而烧毁轴承，迫使试飞员再一次紧急降落。
此时情况已经很明显了，XP-67 严重动力不足。问题成堆的大陆发动机明显动力不足，根本达不到 1,350 马力的设计额定功率，只能勉强达到 1,060 马力，即便使用涡轮增加器外加单级机械增压后也是如此。此外 XI-1430 先天设计就散热不足，雪上加霜的是 XP-67 为了追求流线设计，发动机舱前部冷却空气引入不足。公司创始人吉姆•麦克唐纳因 XI-1430 的输出欠佳、无法解决的过热问题，以及生产延误而沮丧不已，建议陆航拨款为原型机实施换发。麦克唐纳提出安装混合动力装置，在每个发动机舱前部安装一台帕卡德 V-1650 或带两级增压器的艾利森 V-1710 发动机，在后部安装一台 I-20 涡喷发动机。尽管麦克唐纳提出的 805 千米/时的最大速度很诱人，但陆航还是否决了这一建议，因为改动过大。
XP-67 为了追求流线设计，发动机舱前部冷却空气引入不足
在这次事故中大陆发动机严重受损无法维修，因一时没有备用发动机可换，XP-67 返回圣路易斯总部进行改进。根据此前风洞测试的建议把垂尾增高 30.5 厘米，以增加纵向稳定性。
1944 年 3 月 23 日继续试飞，1944 年 5 月 11 日陆航试飞员接手试飞任务，在 5 月实施了 5 次成功试飞。在此期间发现了发动机运转粗鲁、副翼平衡不当、主起落架舱门关闭不良等问题。军方飞行员评价该机座舱布局良好，地面操控性令人满意，但动力不足，起飞滑跑距离太长，初始爬升率糟糕，加速较慢。在柔和机动中的飞行特性总体良好，杆力较轻，高速滚转速率尚佳，在所有速度下都有很好的纵向稳定性，操控性也良好。该机的横向稳定性为中性，滚转时有“荷兰滚”倾向。原型机在接近失速速度时表现出了一些令人不安的特性，在远未达到失速速度时飞机就开始抖振，在快速转弯时尾部沉重，失速中机鼻自动上仰。这些问题严重到试飞员拒绝进行 XP-67 的尾旋特性试飞，担心无法从尾旋中改出。其实这种不规则和不稳定的失速特性是因为该机翼身融合的先进气动设计所导致的，此问题直到多年后电子稳定控制问世后才被解决。尽管最终的试飞报告总体上对该机持正面评价，但 XP-67 的机动性被认为劣于现有机型，如北美 P-51“野马”。
试飞中的 XP-67
XP-67 再一次返回工厂进行改进，在垂尾根部增加背鳍，平尾增加两度上反以改善横向稳定性。这一次的改进解决了在试飞中暴露出的几个问题，但发动机的慢性过热和功率不足问题仍未得到解决。XP-67 的最大速度仅为 652 千米/时，远低于承诺的 760 千米/时，甚至还比不过正在服役中的其他战斗机。