Третьим главным отличием стала установка каплевидного фонаря. Фонарь, ставившийся на P-51D, появился в результате разработок плексигласовых блистеров большого размера для бомбардировщиков. Таких, как «Летающая крепость» В-17. Также изменили конструкцию ветрового козырька. С установкой нового фонаря ликвидировали гаргрот за кабиной. Несколько позже на Р-51D стали устанавливать небольшой форкиль для увеличения площади вертикального оперения, что позволило решить некоторые проблемы с устойчивостью, характерные для машин предыдущих модификаций. В некоторых подразделениях форкиль устанавливался в полевых условиях и на старые Р-51В и С.
Модификация, выпускавшаяся в Далласе, получила обозначение P-51K и отличалась от P-51D фонарем увеличенных размеров. Кроме того, на ней устанавливался винт Аэропродактс, вместо использовавшегося на всех остальных «Мустангах» с мотором «Мерлин» пропеллера Гамильтон Стандарт. Использование винта Аэропродактс не давало какого-либо выигрыша в лётных характеристиках, просто фирма Гамильтон Стандарт не справлялась со спросом на сё продукцию, которая использовалась на большинстве американских военных самолётов того периода. Винты Аэропродактс значительно отличались от изделий Гамильтон Стандарт. Они имели полые стальные лопасти вместо цельноалюминиевых и имели другой механизм изменения шага винта, быстрее прогревавшийся и позволявший менять угол установки лопастей со скоростью 6 градусов в секунду. Но лопасти Аэропродактс страдали от дисбаланса и более 19 % из них браковались из-за вибраций. Большинство выпущенных Р-51К было поставлено ВВС Великобритании и Австралии.
Все модификации «Мустанга» в варианте фоторазведчика имели обозначение F-6 с соответствующей литерой. Понятно, что F-6D/K были созданы на базе Р-51DK. они отличались от предшественников расположением фотокамер — все они были установлены снизу задней части фюзеляжа. Разведывательный комплект состоял из трёх камер: К-17 и К-27 для аэрофотосъёмки с высот до 9100 м и К-24 для фотографирования с малых высот (0 — 3000 м). На этих самолётах сохранялся полный набор вооружения из шести 12,7-мм пулемётов. Завод Норт Американ в Лос-Анджелесе выпустил 136 F-6D, а в Далласа было построено 163 F-6K.
P-51D стал самой массовой модификацией «Мустанга», в общей сложности было изготовлено 9603 самолёта этого типа. Только в 8-й Воздушной Армии они состояли на вооружении 45 истребительных групп. За исключением нескольких подразделений Р-47 и ещё меньшего числа Р-40, «Мустанги» составляли основную силу истребительной авиации ВВС США в 1945 году. P-51D сумел достойно противостоять лучшим немецким и японским самолётам, а в 1950 году неплохо проявил себя на первом этапе войны в Корее, пока не появились реактивные истребители. Ещё позже, в 1956 году, им пришлось сражаться на Ближнем Востоке. Чтобы защитить себя Израиль использовал три лучших истребителя Второй Мировой войны: «Спитфайр», Мессершмитт и P-51D. Израильские пилоты бесспорно признали «Мустанг» самым лучшим из трёх. Это был последний крупный конфликт, в котором довелось участвовать «Мустангу».
