В конкурсе участвовали четыре проекта. Martin выставил Model 179, North American - NA-62, Douglas - B-23, a Stearman - P-23. Только две первых машины вызвали интерес у военных. Model 179, имевшая идеальную аэродинамику, была принята на вооружение как В-26 "Marauder". В сентябре 1939 года фирма Martin подписала контракт на поставку 201 бомбардировщика В-26, заработав 15.815.000 долларов. Хотя NA-62, получивший обозначение В-25, несколько уступал конкуренту, было решено дать конструкторам шанс довести машину. Инженеры North American детально проработали конструкцию самолета с целью до предела упростить обслуживание самолета и сделать возможным проведение ремонта в полевых условиях. Фюзеляж имел низкое лобовое сопротивление. Самолет получился простым в управлении и обслуживании, что упрощало подготовку экипажей и наземного персонала. В этот момент Соединенные Штаты старались развернуть свою бомбардировочную авиацию, поэтому В-25 тоже пошел в серию. Всего было заказано 184 самолета В-25 с моторами Wright R-2600. Контракт W535-ac-13258 подписали 10 сентября 1939 года. Сумма контракта составляла 11.771.000 долларов. По контракту фирма North American обязывалась доставить один самолет для испытаний на аэродром Райт-Филд к началу лета следующего года.

Вице-президент North American и руководитель конструкторского бюро быстро приступили к работе. Чтобы сократить сроки, на самолет перенесли некоторые решения, опробованные на NA-40, в том числе шасси с носовой стойкой, рулевое оперение с концевыми шайбами на горизонтальном стабилизаторе, крылья и мотогондолы с двигателями. При этом В-25 по сравнению с NA-40 имел большие габариты, отличаясь при этом большей скоростью, дальностью полета и грузоподъемностью. Площадь крыла увеличилась почти на 1 м2, а фюзеляж стал длиннее почти на 2 м. Сухая масса прототипа достигла 12712 кг, тогда как NA-40 весил не более 9080 кг. Кресла пилотов в кабине располагались бок обок, а место штурмана-бомбардира находилось под кабиной пилотов. По сравнению с NA-40 крыло сдвинули вниз. Для улучшения аэродинамики крылу придали ламинарный профиль. У основания использовался профиль NACA 23017, который переходил к оконцовкам в NACA 4409-R. Вдоль задней кромки крыла сделали небольшое утолщение (так называемый "reflex"), что не давало крылу потерять несущую способность при сваливании. В результате бомбардировщик отличался очень низкой скоростью сваливания, что позволяло ему взлетать и садиться на палубу авианосца. Передняя кромка крыла имела стреловидность 3(, какую сохранили и на серийных машинах. Скошенность крыльев вверх ухудшило аэродинамику, но эту особенность также сохранили при серийном выпуске.

Ли Этвуд предложил поставить на самолет двигатели Pratt & Whitney R-2800 мощностью 2000 л.с. Эти моторы на 300 л.с. превосходили мощностью моторы Wright "Cyclone" R-2600. Но возникла проблема, моторы R-2800 предназначались в первую очередь для истребителей. Все попытки изменить приоритеты ни к чему не привели, и на серийные В-25 ставили прежние Wright R-2600.

Фюзеляж самолета состоял из четырех секций: носовой, передней, центральной и хвостовой. Конструкция фюзеляжа состояла из шпангоутов, лонжеронов и обшивки, соединенных заклепками. Ширина фюзеляжа составляла всего 144 см, то есть ровно столько, чтобы втиснуть рядом двух пилотов. Форма фюзеляжа в сечении была наиболее благоприятной с аэродинамической точки зрения. Место штурмана находилось под кабиной пилотов. Через тесный проход штурман мог попасть в носовой отсек фюзеляжа. Пространство центральной секции занимал бомбоотсек. Люк для членов экипажа находился в днище фюзеляжа рядом с местом штурмана. Другой люк находился в хвостовой части фюзеляжа. Дополнительные эвакуационные люки имелись в фонаре кабины пилотов. Из кабины открывался хороший обзор во все стороны, что облегчало управление самолета при бомбардировке с небольших высот. Долгое время конструкторы колебались с выбором хвостового оперения между традиционной схемой и схемой с концевыми шайбами. Выбор был сделан в пользу хвостового оперения с концевыми шайбами. Такое хвостовое оперение оставляло меньше мертвого пространства при обороне задней полусферы. Первоначально оборонительное вооружение самолета было слабым и состояло из традиционных для американской авиации 7,62-мм пулеметов. Один пулемет стоял в носовом обтекателе фюзеляжа и мог вести огонь через одну из трех бойниц. Другой пулемет стоял в задней части фюзеляжа. Из него можно было вести огонь через отверстия в бортах и днище. Третий пулемет калибра 12.7 мм находился в обтекателе в хвостовой части фюзеляжа. Бомбовое вооружение состояло из кассеты, вмещавшей 12 45,4-кг бомб или различные сочетания бомб массой 113,5 кг, 136,2 кг, 227 кг, 272,4 кг и 499,4 кг, или одиночной бомбы массой 908 кг.

Через 40 дней интенсивной работы было подготовлено 84 варианта оснащения самолета и проработано множество технических решений. Каждый из вариантов сопровождался подробным анализом и технической документацией. Было предложено множество вариантов планировки фюзеляжа и три варианта механизации крыла, причем в каждом случае учитывалась возможность использования как моторов Wright R-2600, так и Pratt & Whitney R-2800. Окончательный вариант проекта поступил к чертежникам 12 августа, а конструкторский коллектив приступил к проработке мелких деталей. Техническая документация поступила на предприятия NAA в декабре. Первой задачей была постройка макета в масштабе 1:9. Этот макет предполагалось испытать в аэродинамической трубе Калифорнийского Технологического Института. Затем создавался макет в натуральную величину с оснащением, креслами и рулями. 9 ноября фирму North American посетила комиссия USAAC. Военные одобрили макет, статические испытания которого начались 4 июля 1940 года на базе Райт-Филд.

Одновременно спешно собирался первый экземпляр В-25 (40-2165). Машину закончили в первые недели июня 1940 года. Экипаж самолета состоял из пяти человек. Двое пилотов сидели бок обок в остекленной кабине. Хвостовой стрелок лежал в районе хвостового оперения и обслуживал пулемет Colt-Browning калибра 12,7 мм, оснащенный телескопическим прицелом. Другой пулемет калибра 7,62 мм стоял в носовом обтекателе фюзеляжа и обслуживался штурманом. У этого пулемета был весьма ограниченный сектор обстрела. Еще два 7,62-мм пулемета находились в задней части фюзеляжа. Один пулемет вел огонь через боковые окна, а другой был выставлен в бойницу в днище. В бомбоотсек самолет мог брать бомбы общей массой полторы тоны. Фюзеляж целиком изготавливался из металлических деталей. Часть фюзеляжа, находящаяся выше крыльев, составляла с ними одно целое и демонтировалась вместе с крыльями. Под хвостом имелся выдвигаемый при взлете и посадке костыль, который предохранял хвостовую часть самолета от повреждений в том случае, если пилот слишком сильно задирал нос машины. Крылья свободно-несущие, крепились к фюзеляжу на середине его высоты. Крылья состояли из пяти секций, в том числе одну, включавшую в себя часть фюзеляжа. Две консоли находились за мотогондолами. Внешние секции имели однолонжеронную конструкцию и оснащались цельнометаллическими элеронами. В крыльях находились четыре бензобака общим объемом 916 галлонов (3467 л). В фюзеляже стоял сбрасываемый бак объемом 420 галлонов (1590 л). На секциях центроплана подвешивались закрылки с гидравлическим приводом. Хвостовое оперение цельнометаллическое с концевыми шайбами. Трехстоечное шасси с носовой опорой убиралось в полете с помощью гидравлического привода. Бронирование на самолете отсутствовало. Двигатели Wright "Cyclone" GR-2600-A5B стартовой мощностью 1600 л.с. при 2400 об./мин и рабочей мощностью 1350 л.с. при 2300 об./мин на высоте 1524 м. Двигатели вращали трехлопастные винты с автоматической регулировкой шага типа Hamilton Standard. Винты оснащались системой антиобледенения, а при выключении автоматически переходили в режим наименьшего сопротивления. На двигателях стояли карбюраторы Bendix Stromberg PD-13E-2. Бомбардировщики В-25 развивали скорость 534 км/ч на высоте 4572 м. Первые попытки рулежки на земле выявили неисправность амортизатора переднего колеса. Дефект удалось устранить, и в середине августа самолет был готов к полетам.

Первый полет состоялся 19 августа 1940 года. Самолетом управлял летчик-испытатель фирмы North American Вэнс Бриз, ему помогал инженер Рой Феррен. Как и ожидалось, самолет хорошо слушался рулей. Бриз хорошо отзывался о машине, тогда как Феррен считал, что у бомбардировщика есть тенденция к заметному отклонению от курса. Во время одного из полетов, когда самолет направлялся к Тихоокеанскому побережью, лопнул главный бензопровод правого двигателя. Произошел взрыв и машину охватило пламя. Взрывом перебило тяги рулей, и машина потеряла управление. Кроме того, взрыв разбил фонарь кабины и повредил часть приборной доски. Вэнс Бриз все же сумел взять курс на аэродром Майнз-Филд, где сел на брюхо между двумя взлетно-посадочными полосами. Бриз, а также находившиеся на борту самолета инженеры Рой Феррен и Билл Уилер быстро покинули горящую машину и остались в живых. Немедленно подоспела пожарная команда, которая быстро сбила пламя. На удивление, самолет можно было отремонтировать. Этой возможностью немедленно воспользовались, и бомбардировщик снова приступил к испытаниям.

Тем временем на завод NA прибыли майор Стенли Амстед и лейтенант Джордж Хатчер из отдела летных испытаний при USAAC. Офицеры должны были дать оценку бомбардировщику В-25. Совершив полет, они обнаружили, что любой ощутимый порыв ветра сбивает самолет с курса. Оба инспектора дали самолету крайне негативную оценку и заявили, что ни за что больше на нем не будут летать. Контракт приостановили, а инженеры корпорации отчаянно пытались найти выход из создавшегося положения. К счастью, летные характеристики удалось заметно поправить, изменив только конструкцию консолей крыла. Остальную часть планера изменять не пришлось. Кроме того, на фюзеляже установили дополнительный стабилизатор, так называемый "Gull wing". Переделки заняли время и лишь 25 февраля 1941 года Эд Верджин и Луи Уэйт совершили двухчасовой полет на В-25 (40-2174). Оба пилота отметили, что летные характеристики самолета радикально улучшились и порекомендовали его в серию. Вскоре North American выпустила десять В-25. Первый из этих бомбардировщиков (40-2165) остался на фирме и использовался для испытаний нового оснащения, а также выступал в роли транспортного самолета. Машины 40-2166, 2170,2173, 2174 и 2176 спустя какое-то время тоже вернулись на фирму, но о их судьбе ничего не известно. В то же время самолеты 40-2168, 2169, 2172, 2173 и 2174 получили повреждения во время учебных полетов. В середине 1943 года самолет 40-2168 привели в соответствие с серийным стандартом, после чего бомбардировщик использовали в качестве личного транспортного самолета генерала Арнольда. Серия первых В-25 состояла из 24 машин с номерами от 40-2165 до 40-2188. Начиная с десятого экземпляра на самолетах ставили крылья с "ломаным" профилем. Новый самолет получил официальное обозначение В-25 "Mitchell" в честь бригадного генерала Уильяма Митчелла, считавшегося отцом американской авиации. Это название предложил вице-президент North American Джон Ли Этвуд, предложение Этвуда получило одобрение военных.

Тем временем 10 декабря 1940 года было решено организовать в Канзас-Сити филиал North American. 8 марта 1942 года начались строительные работы на аэродроме Фейрфакс-Эйрпорт. Филиал сотрудничал с фирмой Fisher Body Division из Мемфиса (Теннесси), входившую в состав корпорации General Motors. По договору Fisher должен был проводить 55% предварительных работ, а собирать самолеты планировалось в Канзасе. Однако, как показала практика, на долю North American приходило не менее 71% производственного цикла. После того, как новый завод вступил в строй, из Инглвуда в Канзас-Сити и Мемфис отправили 100 комплектов для сборки В-25.

Американцы пристально следили за ходом войны в Европе и располагали достаточной информацией относительно роли средних бомбардировщиков. Как показывал опыт войны, бомбардировочная авиация действовала над территорией противника. Противник же предпринимал все усилия для того, чтобы помешать бомбардировщикам прицельно сбросить бомбы. Первоначально бомбардировщики в Европе летали без истребительного сопровождения, что сразу выявило их недостаток - слабое оборонительное вооружение. Истребительная авиация противника без труда перехватывала бомбардировщики и наносила им тяжелые потери. Но даже самое надежное истребительное прикрытие не могло защитить бомбардировщиков от зенитного огня с земли. Усилить оборонительное вооружение бомбардировщиков было, в принципе, не очень сложно, но как уберечь самолеты от огня зенитной артиллерии?

Понимая, что противник может сбить любой самолет, и, что абсолютной защиты не бывает, конструкторы корпорации North American решили по крайней мере не облегчать работу противнику. Поэтому, на самолеты, начиная с 40-2189, стали ставить самогерметизирующиеся топливные баки, а также броню, частично защищавшую кабину пилотов, а также места стрелка, бомбардира и штурмана.

Толщина бронелиста была около 1 мм, что хватало для защиты от осколков зенитных снарядов. Таким образом, появился бомбардировщик В-25А.

Очевидно, что все эти переделки повлекли увеличение массы самолета и снижение его летных качеств. Масса машины возросла с 7835 кг до 8112 кг. Чтобы уменьшить общую массу самолета, сократили объем топливных баков в крыльях до 692 галлонов (2619 л). В результате дальность полета сократилась с 3218 км до 2172 км. Эта мера позволила даже несколько уменьшить взлетную массу самолета с 12964 кг до 12303 кг. Потолок понизился с 9144 м до 8359 м. Максимальная скорость уменьшилась до 506 км/ч. В конструкцию самолета внесли и другие изменения: изменилась форма шайб руля, над местом штурмана-радиста появилось дополнительное окно, изменилась конструкция выхлопной системы. 25 февраля 1941 года новый самолет облетал летчик-испытатель NAA Эдвард У. Верджин. Всего было выпущено 40 самолетов этой модификации, которые попали в авиачасти, дислоцированные на территории США.

Самолеты В-25А имели следующие заводские и армейские серийные номера: NA2858-NA 2897 и 40-2189-40-2228.

Стремясь в еще большей степени защитить бомбардировщик от истребителей противника, конструкторы обратили внимание на разработанную фирмой Bendix турель с электрическим приводом и установленными в ней двумя 12,7-мм пулеметами Colt-Browning. Экспериментальной переделке подвергся один из самолетов, находившихся на сборочной линии. Вместо окна над местом штурмана-радиста установили турель. Другую турель установили под местом штурмана. Нижнюю турель можно было выдвигать при необходимости, а в обычном положении она скрывалась внутри фюзеляжа. Стрелку приходилось наводить нижний пулемет с помощью перископического прицела, находясь в очень неудобной позиции. Турели Bendix могли вращаться на 360(, в результате защита бомбардировщика теперь не имела мертвых зон. Это позволило отказаться от хвостовой огневой точки. На ее место поставили плексигласовый обтекатель, организовав там наблюдательный пост. В результате длина фюзеляжа сократилась с 16,39 м до 16,12 м. От старого вооружения остался один 7,62-мм пулемет в лобовом обтекателе фюзеляжа, обслуживаемый бомбардиром. Так появился бомбардировщик В-25В.

Опыты с турелями англичане проводили незадолго до начала войны. Теперь же американцы столкнулись с проблемами, связанными с использованием турелей. Внутри турели имелось достаточно пространства, чтобы вместить вооружение, боекомплект и стрелка, обвешенного парашютом, кислородным прибором, ларингофоном и прочими аксессуарами. В конструкции башни имелся блокиратор, который исключал возможность повреждения машины огнем своих же пулеметов.

Добавление турелей позволило пересмотреть конструкцию всего фюзеляжа. С хвостовой части сняли ставшую ненужной броню, отказались и от бортовых окон в фюзеляже. Сухая масса В-25В составила 9080 кг, а взлетная масса 12920 кг. Максимальная скорость сократилась до 482 км/ч, а потолок до 7162 м. Всего до мая 1942 года удалось построить 120 машин В-25В.

Самолеты В-25В имели следующие заводские и армейские серийные номера: NA62-2898-3017 и 40-2229-2348.

Первой строевой частью, получившей В-25, стала 17-я бомбардировочная группа (полк). Она располагалась на базе МакЧорд-филд. Новые самолеты стали поступать туда с февраля 1941 г., сменяя старые бомбардировщики В-18. Сначала прибыл всего один В-25, четвертый серийный экземпляр, еще с прямым крылом. В марте добавилась еще одна машина, пятая по счету. К концу мая 34-я эскадрилья располагала шестью новыми бомбардировщиками, на которых проводилось переучивание экипажей.

К концу сентября группу полностью укомплектовали новой техникой. Четыре ее эскадрильи (три бомбардировочные и одна разведывательная) имели по 13 машин каждая плюс три у штаба группы. Все это были В-25, В-25А или В-25В.

К этому времени группа базировалась на аэродроме у городка Пендлтон в штате Орегон. В октябре 1941 г. ВВС армии США располагали в общей сложности десятью группами средних бомбардировщиков. Из них только две были вооружены современными машинами: одна - В-25, другая - конкурирующими с ними В-26. Все остальные летали на старых В-18 и В-23.

После нападения японцев на Пёрл-Харбор 17-ю группу привлекли к патрулированию западного побережья США. 24 декабря 1941 г. один из ее самолетов сбросил бомбы на японскую подводную лодку. Правда, потопить ее не удалось.

В феврале 1942 г. группу перебросили на противоположный конец страны, в Южную Каролину. Немецкие субмарины начали атаковать суда в Атлантике, а "Митчеллы" - охотиться за подводниками. Вместе с 17-й группой этой работой занимались 13-я и 21-я группы, к этому времени тоже перевооруженные на В-25.