Через 127 дней после начала работ, на которые было затрачено 78 000 человеко-часов, 9 сентября 1940 года NA-73X выкатили из ворот сборочного цеха завода «Норт Америкэн» в Лос-Анджелесе. Прототип ещё не имел двигателя, а колёса были позаимствованы у учебного «Тексана», но самолёт уже имел имя — в соответствии с британской практикой присваивать самолётам названия, а не порядковые номера — и имя это было «Мустанг»! Двадцать дней спустя на NA-73X установили наконец прибывший мотор «Аллисон V-1710», представлявший собой 12-цилиндровый рядный двигатель водяного охлаждения с объемом цилиндров 28 литров (1710 кубических дюймов — отсюда число в обозначении). Снабженный одноступенчатым нагнетателем V-1710-39 развивал мощность 1120 л.с. при 3000 оборотах в минуту. Впервые V-1710 был запушен на самолёте 11 октября, а следующие две недели посвятили его отладке и рулежкам. 20 октября 1940 года после завершения наземных испытаний Бриз порулил на NA-73X в начало взлетно-посадочной полосы. Убедившись, что все системы работают нормально, Бриз дал полный газ и отпустил тормоза. NA-73X легко поднялся в воздух. Пять минут спустя Бриз приземлился. Воздушное крещение «Мустанга» завершилось успешно.
Испытания продолжались до 20 ноября 1940 года, когда NA-73X поднялся в девятый полёт. Неожиданно «обрезал» мотор и пилотировавший машину Пол Бальфур попытался посадить её на свежевспаханное поле. К сожалению, самолёт перевернулся. Бальфур остался невредим, a NA-73X ремонтировали до 11 января 1941 года. Причина аварии была до обидного простой — из-за неправильных действий пилота прекратилось поступление топлива в двигатель. Всего NA-73X выполнил 45 полётов и был списан 15 июля 1941 года.
Первый «Мустанг I» был почти точной копией NA-73X. Первую серийную машину AG 345. выкатили из сборочного цеха 16 апреля 1941 года, а через семь дней она поднялась в воздух. Начиная с четвёртою серийного «Мустанга I». в конструкцию самолёта внесли несколько изменений. Увеличили площадь воздухозаборника системы охлаждения, а канал воздухозаборника карбюратора, располагавшегося сверху носовой части фюзеляжа, удлинили до конца винта. Проблему со слишком большими усилиями на элеронах вылечили установкой на них триммеров. Наконец, округлый козырёк кабины пилота, как у самолётов для воздушных гонок, заменили новым, состоявшим их трёх панелей, причём лобовую сделали из пуленепробиваемого стекла.
