Американские предвоенные истребители уступали европейским не только в скорости. Другой слабостью заокеанских машин было слабое вооружение. Как уже говорилось, вооружение ХP-40 состояло всего из двух пулеметов: 7,62 и 12,7-мм. Против японских самолетов это вооружение, может быть, и было достаточно, но уже опыт войны в Испании показал, что два пулемета, из которых один был винтовочного калибра, явно не хватало. Такой уровень огневой мощи соответствовал скорее концу 20-х лет, но за прошедшее десятилетие авиация сделала стремительный рывок вперед. Самолеты не только получили более мощный двигатель, но и стали более прочными, а также получили бронезащиту. К подобным выводам пришли и конструкторы P-40. Поэтому вооружение самолета усилили. 7,62-мм пулемет под капотом заменили на пулемет калибра 12,7 мм. Кроме того, в крыльях, за пределом плоскости винта, установили по одному пулемету калибра 7,62 мм. Таким образом, огневая мощь самолета возросла более чем вдвое. Теперь вооружение машины уже могло считаться адекватным. Берлин предложил все вооружение самолета перенести в крылья. Действительно, на первый взгляд пулеметы в крыльях не увеличивали силуэт самолета, не требовали синхронизации и не усложняли процесс сборки. Однако имелось одно «но». Пулеметы в крыльях следовало установить под небольшим углом, так, чтобы трассы пересекались в одной точке перед самолетом. При этом прицельная точность стрельбы обеспечивалась только в точке пересечения трасс. Ближе и дальше происходило рассеивание пуль и снижение эффективности огня. Поэтому предложение Берлина забраковали. Берлин, человек самоуверенный и самовлюбленный, был просто взбешен тем, что с его мнением не посчитались. Дополнительный стресс конструктору причиняли споры о наддуве. В конструкторском коллективе возникло напряжение, которое неизбежно должно было привести к разрыву отношений.
На первые серийные P-40 ставили моторы Allison V-1710-33. Первая серийная машина покинула сборочный цех в марте 1940 года. Самолет прошел тщательную наземную проверку. 4 апреля 1940 года заводской испытатель фирмы Curtiss Ллойд Чайлд поднял машину в воздух.
Три первых самолета использовали для экспериментов. Первый самолет остался на фирме, где на ней отрабатывались различные модификации. Два других самолета передали в USAAC с целью испытать машины в оперативных условиях. Выяснилось, что рост массы серийного самолета по сравнению с прототипом с 2849 до 3078 кг практически не сказался на его характеристиках. На высоте 4570 м самолет развивал максимальную скорость 575 км/ч, потолок составлял 9980 м. Высоту 4570 м самолет набирал за 5,3 мин. Дальность полета достигала 1529 км. Это было более чем в два раза больше, чем у Bf 109 или «Spitfire». Но в остальном P-40 смотрелся невыразительно на фоне европейских машин.
Он уступал им в скорости, а простой механический наддув справлялся со своей работой лишь до высоты 5000 м. С другой стороны, P-40 обладал колоссальным запасом прочности, что позволило его использовать в качестве бомбардировщика и штурмовика. Самолет отличался и хорошей живучестью, продолжая полет с такими повреждениями, какие для других самолетов были смертельны.
Из заказанных 524 машин построили 200 (серийные номера 39-156…39-289 и 40-292…40-357, армейские номера 13033… 13232). Первые самолеты попали в 8 Pursuit Group, а все 200 машин передали заказчику к 15 сентября 1940 года. Эти самолеты находились в составе 20 Pursuit Group на базе Марш-Филд и 31 Pursuit Group в Селфридж-Филд. Шестнадцать истребителей по ленд-лизу передали Советскому Союзу. Служба американских P-40 продолжалась до 22 сентября 1942 года.
Существовала и модификация P-40 — P-40А, хотя в действительности был выпущен всего один такой самолет (40-326). В марте 1942 года на базе Боллин-Филд его переделали в серийную машину. P-40А был разведывательным самолетом, оснащенным фотоаппаратурой.
Вероятно, самолет позднее передали англичанам. В Англии машине присвоили стандартное обозначение P-40 «Tomahawk» Mk. I.
В ходе службы P-40 подвергались ряду переделок. Самолет получил бронированное лобовое стекло и герметизирующиеся топливные баки. Снятые с вооружения линейных частей машины использовали в учебных частях в качестве буксиров воздушных целей. При этом истребителям присваивалось обозначение RP-40.