Модифікація Р-51Д випускалася з 1944 року. Вона відрізнялася установкою ліхтаря і більш потужним озброєнням.
Мустанги широко використовувалися як винищувачі супроводу і винищувачі-бомбардувальники на всіх театрах військових дій аж до кінця Другої світової війни.