El motor R-1830 era muy fiable y potente para los cánones de los años 30, pero cuando se vio que no podía ser desarrollado para dar mayores prestaciones, se rediseñó el fuselaje del modelo 75 para albergar un motor Allison V- 1710 en "Y". El nuevo modelo 81 se creó al instalar este motor en un P-36A reconvertido; voló por primera vez en 1938 con el nombre de XP-40. El primer modelo de serie fue el P-40, del que se entregaron 199 aparatos con el motor V-1710-33 de 1.150 CV, para entrar en servicio en mayo de 1940. Le siguieron 131, 193, 22 y 2.320 aparatos del P-40B, el P-40C, el P-40D y el P-40F, respectivamente, así como 2.060 aparatos Tomahawk Mk.1 para el Reino Unido. El P-40 era un caza eficaz a principios de la Segunda Guerra Mundial, pero su mejor cualidad era como cazabombardero en misión de apoyo directo. Un posterior desarrollo del modelo 81 llevó al modelo 87, que llevaba un motor Packard V-1550 (Rolls-Royce Merlin) y un fuselaje más largo. El prototipo XP- (obtenido a partir de un fuselaje estándar del P-40D) y los tres aviones de prueba XP-40F precedieron a la fabricación de 1311 cazabombarderos P-40F. Las principales variantes restantes fueron el P-40K, que era un P-40F con un motor V- 1710-73 (1.300 aparatos con fuselaje corto); el P-40I, al que se le quitaron las ametralladoras de las alas; el P-40M, con un motor V-1710-81 (600 aparatos); el P-40N (versión ligera del P-40 L/M de la que se construyeron 5.219 aparatos); finalmente, el P-40R, que era la versión de 300 aparatos P-40F/L con motor nuevo. El Reino Unido también compró las variantes Kittyhawk Mk 11 a Mk VI de los P-40E P-40K/M y P-40N. Hubo unos 2.100 aviones americanos que se enviaron a la Unión Soviética.