Р-51А «Мустанг» II был создан на базе «Мустанга» I RAF. Вооружение, как и на «Апаче», состояло из четырёх 12,7-мм пулемётов в крыле, пулемёты в носовой части сняли. На самолёте установили и радар с А-36. В очередной раз заменили двигатель на Аллисон V-1710-81, имевший более эффективный нагнетатель. Мощность мотора возросла до 1330л.с. В совокупности с новым винтом Кертисс диаметром 3.27 м мо позволило увеличить максимальную скорость до 658 км/ч на высоте 3048 м. Скороподъёмность увеличилась до 1158 м/мин, а потолок составил 10363 м. Но этого по-прежнему было недостаточно для использования самолёта в качестве полноценного истребителя — «Спитфайры» и «Мессершмиты» могли вести бои и на больших высотах. Использование новых подвесных топливных баков ёмкостью 568 л (только в перегоночных полётах) позволило увеличить перегоночную дальность до 4345 км. «Мустанг» получил «длинные нога».
Первые серийные самолёты попали в боевое подразделение, 311-ю группу истребителей-бомбардировщиков в Индии, в середине 1943 года. Поскольку группа была вооружена А-36, то никаких проблем с техническим обслуживанием Р-51А не возникло. В конечном счёте 311-я группа имела две эскадрильи, оснащенные P-5IA. а в одной сохранились А-36. Пятьдесят Р-51А передни RAF. чтобы заменить их «Мустанги» I, вылетавшие ресурс. Британцы тут же присвоили самолёту имя «Мустанг» П. Тридцать пять этих самолётов оснастили парой фотокамер К-24. присвоив обозначение F-6B.
В сентябре 1943 года 23-я истребительная группа (FG), ядро которой составляли ветераны из эскадрильи «Летающие Тигры», начала постепенно заменять свои Р-40Е на новые Р-51А. В отличие от 311-й группы, 23-я использовала свои Р-51а как чистые истребители. Первый боевой вылет новой машины состоялся в День благодарения в 1943 году, когда командование группы отправило восемь Р-38 и восемь Р-51А сопровождать четырнадцать бомбардировщиков В-25 в рейд на Формозу (Тайвань). В следующие два года такие задачи постоянно выполнялись пилотами «Мустангов» на всех театрах военных действий.
Р-51А стал последней модификацией этого самолёта, на которой использовались моторы Аллисон — к этим двигателям снова вернулись лишь на «Твин мустанге» Р-82Е. Норт Американ построила 1570 «Мустангов» всех модификаций с Аллисонами. Великобритания получила 764 машины в результате прямых закупок или поставок по ленд-лизу. Ещё десять самолётов передали Советскому Союзу для оценочных испытаний. Остальные машины достались ВВС США. которые использовали их в качестве боевых и учебных. «Мустанги» с моторами Аллисон использовались на всех фронтах в разнообразных целях. Командиры подразделений постоянно требовали дополнительных поставок новых истребителей. Пилоты и техники любили «Мустанг» за высокие лётные характеристики и надёжность. Но мало кто догадывался, что ещё одна модификация приведёт к значительному улучшению характеристик полюбившегося самолёта.