第9航空军
第 67 战术侦察大队
第 68 战术侦察大队
第 69 战术侦察大队
第 10、22 中队
第 354 战斗机大队
第 353、355、356 战斗机中队
第 363 战斗机大队
第 380、381、382 战斗机中队
第 370 战斗机大队
第 401、402、485 战斗机中队
第 15 航空军
第 31 战斗机大队
第 307、308、309 战斗机中队
第 52 战斗机大队
第 325 战斗机大队
第 332 战斗机大队（全黑人编制）
一些野马飞行员成为“一日王牌”，在一次任务中击落 5 架以上的飞机：第 361 战斗机大队的威廉.R.贝耶少尉；第 352 大队的威廉.T.威斯那上尉和唐纳德.S.布赖恩上尉；第 352 大队的克劳德.J.克伦肖少尉；第 357 大队的L.K.卡森上尉；第 339 大队的J.S.丹尼尔少尉；第 355 大队的威廉.J.何夫德上尉；第 357 大队的查尔斯.E.“查克”耶格尔上尉；第 352 大队的乔治.普瑞迪少校保持了在 1944 年 8 月 6 日的一次任务中击落 6 架敌机的欧洲盟军纪录，普瑞迪少校成为 USAAF 的头号野马王牌，最终战绩 26.83 架，其中 23.83 架是驾驶野马获得的。
第 8 航空军 357 大队 362 中队的 P-51D
第 357 大队成为战绩最佳的野马大队，1944 年 2 月 11 日到 1945 年 4 月 25 日期间共击落 609 架敌机，击毁 106 架敌机于地面。到德国投降前，第 8 航空军和第 9 航空军的的所有护航大队都装备了 P-51。
二战中坠毁的 P-51D
RAF 接收了 281 架 D 型和 594 架 K 型，分别称为野马 IV 和野马 IVA。这些飞机直到 1944 年 9 月才进入 RAF 服役，与早期的野马 III 并肩作战。
由于欧洲战场的高优先级，P-51D 野马在 1944 年末才部署到太平洋战区。P-51D 首先部署在了菲律宾和硫磺岛。在战争的这一阶段，日本战斗机只能作零星抵抗，菲律宾的野马大多用于执行近距支援任务。1945 年 1 月 11 日，威廉.A.舒摩（William A. Shomo）上尉驾驶 F-6D 侦察机在日本占领的吕宋岛上空执行任务时，在一日之内击落了 6 架 Ki-61 飞燕和一架轰炸机。后获颁荣誉勋章，成为二战中第二个获得此荣誉的野马飞行员。
1945 年，第 14 航空军 23 大队 74 中队的 P-51K 在涂山机场
日本在吕宋的反抗日渐式微，菲律宾的野马开始轰炸和扫射台湾的日军。1945 年 4 月 7 日，硫磺岛的野马伴随 B-29 轰炸了中岛航空发动机工厂，这是美国陆基战斗机首次飞临东京上空。轰炸日本本土的任务需要持续飞行 7 到 8 小时，往返航程超过 2,400km。当李梅（LeMay）将军决定将大多数 B-29 任务转向中低空夜袭时，硫磺岛的野马也改为突袭日本机场，在任务中广泛使用了五寸火箭弹。
太平洋战区的野马单位：
第 8 侦察大队
第 7 战斗机司令部
第 15 战斗机大队
第 21 战斗机大队
第 46、72、531 战斗机中队
第 506 战斗机大队
第 457、458、462 战斗机中队
第 14 航空军
第 23 战斗机大队
二战结束后，大量 P-51D 仍在 USAAF 中服役多年。1948 年美国空军成立，改革了飞机型号命名规范，将驱逐机的“P”改为战斗机的“F”，P-51 改为 F-51。除此之外，废除了照相侦察机的“F”，F-6D 和 F-6K 改为 RF-51D 和 RF-51K。
1946 年 5 月，重组后的空中国民警卫队（ANG）接受了大部份 P-51D/K 野马。一般认为密西西比（Mississippi）河以西的 ANG 单位装备 P-51，以东的装备 P-47 雷电。到 1948 年 12 月，超过 700 架野马在 28 个 ANG 中队服役，其中包括 RF-51D 侦察机。
1950 年 6 月 25 日朝鲜战争爆发，野马再一次投入作战。野马比部署在日本的 F-80 和 F-82 更适合南朝鲜的小型简易机场。部署在日本的 F-51D 立即转移到南朝鲜并且投入遏制北朝鲜的迅速推进的行动中。野马从金浦、釜山和浦项的机场起飞执行近距支援任务。野马是 UASF 朝鲜战争初期近距支援任务的主力机种，当时的喷气式飞机续航时间有限，不能在目标上空长时间停留。
朝鲜战争中 12 战斗轰炸机中队的 P-51D
为了增强近距支援兵力，拳师（Boxer）号航母从美国运送来了 145 架 F-51。这些飞机很快就被组装完毕并飞往战斗单位。甚至第 18 战斗轰炸机联队放弃了 F-80 改用野马，这在历史上恐怕很少见。野马在阻止北朝鲜的进攻上发挥了很大作用，给联合国军以喘息的时间。野马执行了 62,607 次支援作战任务，损失 351 架，大部份被高射火力击落。野马并不适用于低空攻击，液冷发动机非常依赖脆弱的机腹的散热器，一旦散热器被地面火力损伤，发动机就会迅速过热。另据记载，野马在遭遇战中击落了几架北朝鲜的雅克战斗机。
美军的最后一架野马 P-51D-30-NA 44-74936，1957 年从西维吉尼亚 ANG 退役，现陈列在俄亥俄州达顿莱特-帕特森（Wright-Patterson）空军基地博物馆。
P-51X，设想用于猎杀 Me 262 的高速型，使用了格里芬发动机和后掠翼
XP-51F/G/J
1943 年初，英国主管当局与北美航空联合讨论了下一的代野马战斗机。最初的 NA-73 设计载荷系数比英国需要的高，结果导致野马的结构重量比喷火高许多，NA-73 的基本设计发展到 P-51D/K 几乎达到了极限，要想进一步大幅提高性能就必须进行结构减重。为此埃德加.舒默德出差英国参观了修泼马林（Supermarine）工厂，并研究了英国缴获的梅赛施密特和福克.尔夫战斗机。1943 年 1 月，北美航空建议 USAAF 生产一种轻量化野马，这种野马将重新设计，减少重量，简化系统，改善维护性，并在不更换发动机的前提下提高性能。新野马的强度将英国和美国的需求作了最佳折衷，但主要根据英国 970 号航空出版物实施。