Двигатель V-1430-1 не был готов в срок. Пришлось вернуться к уже привычному "аллисону". Для переделки в ХР-39Е использовали два серийных истребителя P-39D. Первый из них поднялся в воздух 27 февраля 1942 г. с мотором V-1710-35. Вертикальное оперение у этой машины имело треугольную форму. Вооружение отсутствовало. В своем 35-м полете, 26 марта, первый ХР-39Е потерпел аварию и был разрушен. Взамен заказали третий опытный образец.

Вторая машина отличалась более мощным мотором V-1710-47 и прямоугольным вертикальным оперением. Первый полет она совершила 4 апреля. На этом самолете удалось достичь скорости 621 км/ч на высоте 6600 м.

Хотя многие другие характеристики у ХР-39Е ухудшились по сравнению с серийными "Аэрокобрами", это произвело впечатление, и военные заказали сразу 4000 подобных истребителей под обозначением Р-76. Их должен был выпускать новый завод в Мариетте. Однако три месяца спустя они передумали; контракт был аннулирован.

Третий опытный ХР-39Е все же достроили. Он отличался от второго наращенным вверх вертикальным оперением. Самолет испытывался с 19 сентября 1942 г.

Хотя тип Е не пошел в производство, опыт работы над ним использовали при создании следующего самолета фирмы "Белл" - истребителя Р-63 "Кингкобра", тоже имевшего крыло с ламинарным профилем.

Многие другие модификации выпускались в массовых количествах. В силу того, что в США "Аэрокобру" рассматривали в первую очередь как истребитель-бомбардировщик и штурмовик, эволюция самолета шла именно в этом направлении. Конструкторы повышали боевую живучесть, усиливали бронезащиту и вооружение. От модификации к модификации машина становилась все тяжелее, но от потери в летных данных отчасти спасало применение более мощных двигателей и более эффективных винтов, причем упор делался на малые и средние высоты, как наиболее типичные для подобного применения.

В 1942 г. приняли решение перейти от пропеллера "Кэртис" к винту фирмы "Эйропродактс". Он тоже был трехлопастным металлическим автоматом, но отличался гидравлическим, а не электрическим управлением шагом; диапазон разворота лопастей у него был немного больше. Диаметр остался прежний. Замена позволила избавиться от постоянных задержек с поставками пропеллеров: "Кэртис" отдавала приоритет собственным истребителям Р-40, на которых они тоже монтировались. К тому же винт с гидроуправлением был легче. С новыми винтами намеревались выпускать две модификации: P-39F ("модель 15В"), в остальных отношениях аналогичную P-39D-1, и новую P-39G ("модель 26").

На этих вариантах решили вернуться к 37-мм пушке, которую к тому времени удалось сделать надежнее. Одной из основных причин отказов оказалась течь жидкости из накатника. При падении уровня оружие не доходило до нужного положения. Если масла оставалось совсем мало, при отдаче пушка могла сорвать болты крепления. В качестве простейшего противоядия жидкость стали чаще подливать и следить за состоянием уплотнений. Второй дефект был связан с тем, что стреляные гильзы отскакивали в механизм подачи и заклинивали его. С ним боролись установкой дефлекторов, но он еще довольно долго встречался на "Аэрокобрах" разных модификаций.

ВВС армии заказали 254 самолетов модификации F, фактически выпустили 229. Часть из них уже на фронте в полевых авиаремонтных мастерских превратили в ближние разведчики P-39F-2, добавив еще брони и установив в хвостовой части фюзеляжа фотокамеры. Последние 25 истребителей этого заказа собрали как P-39J (буквы Н и I пропустили), отличавшиеся моторами V-1710-59 с автоматическим управлением наддувом. Это упрощало жизнь летчику, который мог больше внимания уделять собственно пилотированию и наблюдению за обстановкой. Внешне эта модификация вообще не отличалась от P-39F.

На P-39G предусмотрели усиление носовой стойки шасси, которая нередко ломалась у основания при посадке на чрезмерно большой скорости. Само колесо имело иную конструкцию. Раньше оно включало две съемные реборды, теперь же разбиралось на две половины. Вентиляцию отсека вооружения должны были улучшить две выштамповки поблизости от кока винта, обеспечивавшие выход воздуха из-под обшивки.