P-51D 后期型仪表板
几乎所有的 D-25 批次及以后型号都增加了翼下承力点，不仅可以挂载炸弹、副油箱，也可以安装各种型号的火箭发射架，包括 6 副零长度火箭发射架，在不挂副油箱的情况下，还可以增加到 10 个；或者两具 3 联装“巴祖卡”火箭发射筒。由于外挂能力的增强，部队也可以搞些特殊的外挂配置，例如两个副油箱+6 枚 45.36kg（100lb）炸弹，4 枚 45.36kg 炸弹和 36 枚杀伤弹，或四个 340.95L 的副油箱。部署在中缅印战区的 P-51D 通常在后机身安装有定向环形天线。
P-51D 的发动机安装细节
达拉斯生产的 1,500 架 P-51K 安装了直径 3.35m 的航空产品（Aeroproducts）公司的螺旋桨，而不是 D 型的直径 3.40m 汉密尔顿标准标准螺旋桨。P-51K 的座舱盖经过重新设计，扩大了内部空间。由于改动不大，北美公司内部型号仍是 NA-111。P-51K 的性能略低于 P-51D。从第 10 批次开始，K 型可以挂载火箭发射筒。
P-51K 侧视，注意 P-51K 的座舱盖尾部略微隆起
P-51K 中有 163 架改装为 F-6K 侦察机，英格伍德生产的 P-51D 中，有 126 架第 20、25、30 批次的飞机被改装成 F-6D 侦察机。在战争接近结束时，又有少量 P-51D/K 被改装成侦察机。所有这些侦察机在后机身内置两部照相机，通常是 K-17 和 K-22，一部镜头水平向左，另一部向斜下方拍摄。多数 F-6D/K 在后机身安装有环形定向天线，大多数 F-6D/K 保留了军械。
F-6D 侦察机，注意机身后部的照相窗口
P-51D 44-14017 暂时借给美国海军进行测试是否适合舰载操作，并分配海军航空署序列号 57987。海军发现 P-51D 低速高攻角时时方向舵效率很低，无法适应舰上着陆。
1944 年 11 月，美国海军使用一架 P-51D 进行上舰测试，但是结果不理想。照片中这架 P-51D 安装了着舰钩
艾尔德少尉驾驶这架野马在香格里拉号航母上作了 5 次起降
11 架达拉斯生产的 P-51D 被改装成双座教练机，型号改为 TP-51D。TP-51D 在飞行员座椅后安装第二个座位，为此重新安置了无线电设备，并安装了完整的复式操纵系统。座舱盖后部突起以提供额外的空间。有一架 TP-51D 供盟军最高司令官艾森豪威尔（Eisenhower）调遣，1944 年 6 月他乘坐 TP-51D 视察了诺曼底海滩。
TP-51D
P-51D 自 1944 年 3 月起大量出现在欧洲。原先装备 P-38 的第 55 战斗机大队是第一个换装 P-51D 的单位。从双发的 P-38 转换到单发的 P-51 之初，飞行员很不习惯于机身油箱导致的方向稳定性问题，但是一旦飞行员在最初的几个月中适应过来之后，他们就会发现 P-51D 与德国所有的活塞战斗机相比，在 6,096m（20,000ft）高度以上无论是速度还是机动性都占显著优势。而德国飞行员则认为野马在机炮的攻击下很脆弱，液冷的梅林发动机在一击之下就可能熄火。
难得一见的二战彩照，第 8 航空军 355 大队的 P-51K
野马是唯一能够全程伴随轰炸机进行“穿梭”轰炸任务的盟军战斗机。这此类任务中，轰炸机从英国起飞深入敌境，轰炸目标后在苏联降落。在盟军取得制空权后，野马也担负低空突袭德国空军机场的任务，由于德军机场都有高炮进行重点防护，这些任务相当危险。
1943 年盟军得知德国空军正在发展喷气式战斗机，这将对盟军轰炸机和护航战斗机造成严重威胁。野马在 1944 年 7 月 18 日首次遭遇 Me 163 彗星火箭战斗机，两架 Me 163 掠过一架 P-51，野马立即追击，但未击中目标。1944 年 8 月 5 日，Me 163 在击落了 3 架轰炸机和 3 架护航的 P-51 后从容脱离。8 月 16 日，第 359 战斗机大队的约翰.B. 墨菲（John B. Murphy）中校终于设法击落了一架 Me 163。Me 163 出战的频率越来越高引起了盟军最高司令部的惊慌，但这种火箭战斗机的续航力极短，并且飞行的危险性很大，在整个战争期间，Me 163 击落的盟军飞机可能不超过 12 架。
1944 年 10 月以前，盟军遭遇的多数是火箭动力的 Me 163。而在这个月中，Me 262 开始出现在战斗中。野马在 10 月 7 日击落了第一架喷气式战斗机，第 361 战斗机大队的厄本.L.爵克（Urban L. Dreq）上尉击落了正在着陆的两架 Me 262。Me 262 的速度比 P-51D 快 160.90km/h，野马无法依靠速度拦截，只有在 Me 262 攻击轰炸机时从更高的高度俯冲下来才能靠近设计。若被一架 Me 262 咬尾，野马可以轻易转弯摆脱，并切入敌机内圈，在 Me 262 飞出射程之前进行密集射击。野马在与 Me 262 格斗时表现比在拦截时更好。
P-51D 41-3366，气泡座舱盖得益于为 B-17 发展的吹制成形舷窗技术
最后盟军确定对付喷气式战斗机的最佳策略是在其起降时进行偷袭。早期喷气式发动机的加速能力很差，在起飞时需要进行长时间的加速。通常的战术是野马攻击群在 Me 262 基地上空兜圈子，一旦 Me 262 起飞，野马就会在 Me 262 起落架收回之前俯冲下来攻击。如果 Me 262 拒绝出战，野马就会扫射机场，将喷气机摧毁于地面。
P-51D/K 配属于以下驻欧战斗机大队：
第 8 航空军
第 4 战斗机大队
第 334、335、336 战斗机中队
第 20 战斗机大队
第 55、77、79 战斗机中队
第 55 战斗机大队
第 38、338、343 战斗机中队
第 78 战斗机大队
第 82、83、84 战斗机中队
第 339 战斗机大队
第 503、504、505 战斗机中队
第 352 战斗机大队
第 328、486、487 战斗机中队
第 353 战斗机大队
第 350、351、352 战斗机中队
第 355 战斗机大队
第 354、357、358 战斗机中队
第 356 战斗机大队
第 359、360、361 战斗机中队
第 357 战斗机大队
第 362、363、364 战斗机中队
第 359 战斗机大队
第 368、369、370 战斗机中队
第 361 战斗机大队
第 374、375、376 战斗机中队
第 364 战斗机大队
第 383、384、385 战斗机中队
第 479 战斗机大队
第 434、435、436 战斗机中队