По дополнительному контракту выпустили серии D-25, D-30 и D-35 (заводское обозначение NA-100). Они шли с июля 1943 г. B-25D-25 отличались от самолетов предыдущей серии только введением переносного кислородного комплекта. Зато две очередные серии уже были ближе к следующей массовой модификации, B-25J, и имели совсем иную компоновку оборонительного вооружения.
На этих машинах выпускную нижнюю башню убрали. Место хвостового конуса заняла огневая точка с 12,7-мм пулеметом, но не такая, как на В-25А. Стрелок в ней сидел, а не лежал. В бортах за крылом прорезали большие окна, из которых смотрели наружу стволы еще двух крупнокалиберных пулеметов. Часть самолетов получила второй неподвижный пулемет в кабине бомбардира. Серия D-30 дополнительно отличалась обогревом лобовых стекол пилотской кабины.
Первоначальные экспортные заказы на NA-90, NA-93 и NA-94 позднее аннулировали, влив их в общий поток. Но из числа самолетов, построенных для ВВС армии США, некоторое количество В-25С и B-25D отправили в Великобританию, Советский Союз, Канаду и Бразилию. Англичане получили 167 В-25С и 371 B-25D, обозначив их «Митчелл» II. Канадцам достались четыре самолета, бразильцам — 29. Поставки в СССР будут подробно рассмотрены далее.
Следующие модификации Е и F являлись чисто экспериментальными. На них отрабатывались альтернативные системы антиобледенителей. Обе опытные машины переделали из типа С. На единственном ХВ-25Е через передние кромки крыла и оперения пропускался теплый воздух (нагревавшийся выхлопными газами моторов), на XB-25F они нагревались электричеством. Поскольку эти системы не продемонстрировали преимуществ перед хорошо освоенными пневматическими устройствами, то внедрения их в серию не последовало.
Хотя модификации С и D имели значительно более мощное вооружение, чем их предшественники, оно не всегда удовлетворяло экипажи в боевых условиях. На фронтах его дополняли различными кустарно изготовленными установками. Например, в 345-й бомбардировочной группе (так в США именовали авиаполки) штатные пулеметы в носовой части снимали и монтировали на месте кресла бомбардира счетверенную неподвижную установку. Естественно, что места для бомбардира при этом уже не оставалось. Бомбы сбрасывал пилот стоявшим у него дублирующим бомбосбрасывателем. Большой точности бомбометания не получалось, но это было и не очень важно, поскольку самолет использовали как штурмовик, в первую очередь, для подавления зенитных средств, и брали на борт мелкие осколочные бомбы в кассетах, поражавшие значительную площадь. Остекление передней кабины, ставшее бесполезным, закрасили. В той же группе имелся B-25D-25, на котором установили второй неподвижный крупнокалиберный пулемет (над первым), а место кормового блистера занял еще один неподвижный 12,7-мм пулемет, смонтированный с наклоном вниз.
Подобные переделки были очень распространены на периферийных театрах боевых действий, в частности, на Тихом океане. В этом регионе В-25 использовались также в качестве тяжелых штурмовиков большого радиуса действия (американцы называли их «ганшипами» — «канонерками»). Там не было сплошной линии фронта, отсутствовала хорошо организованная противовоздушная оборона. На бескрайних просторах Тихого океана, где война шла прыжками с острова на остров, крайне важна была большая дальность полета. Да и характер поражаемых целей в Европе и на Тихоокеанском театре существенно различался. Здесь не имелось масс бронетехники, мощных укреплений. Зато часто требовалось уничтожить небольшой деревянный мост, джонку или пару хижин, на которые просто жалко было тратить бомбы.
Работы по созданию специализированного штурмового варианта В-25 вели в США подполковник П. Ганн от ВВС и инженер Дж. Фокс от «Норт Америкэн». Ганн сперва добавил на В-25С еще два носовых пулемета, а затем смонтировал на бортах под окнами кабины короба, в каждом из которых находилось по паре 12,7-мм пулеметов. Еще по два пулемета, но уже калибра 7,62 мм, разместили в крыле в отсеках, где находились посадочные фары. Специалисты «Норт Америкэн» заставили эти пулеметы снять, доказывая, что вибрации отрицательно скажутся на прочности консолей. Тогда Ганн вставил в нос 20-мм пушку, приклепав ее лафет к полу кабины бомбардира.
Первые стрельбы показали, что большой вес секундного залпа приводит к интенсивной деформации обшивки и каркаса планера. В частности, морщились и трескались листы за сдвоенными установками на бортах. Пришлось усиливать обшивку и внедрять систему внутренних раскосов в носовой части фюзеляжа. Всего при переделке В-25С в тяжелый штурмовик рабочие 4-го авиадепо (авиарембазы) в Таунсвилле смонтировали 97 подкрепляющих элементов.