Всего было собрано три прототипа ХР-82. Два первых (120-43742 и 120-43743, армейские номера 44-83886 и 44-83887) оснастили двигателями Packard V-1650-23 и -25. Разница между этими двигателям заключалась только в направлении вращения вала. Два других заказанных прототипа назывались ХР-82А (120-43744 и 120-43745, 44-83888 и 44-83889). Из них собрали только одну машину, на которой установили двигатели Allison V-1710-199, оба с одним направлением вращения винта.
25 мая начались летные испытания первого прототипа. Можно было предположить, что самолет, созданный на базе вылизанного истребителя Р-51 не доставит особых хлопот. Однако выявились серьезные проблемы. Первый прототип ХР-82 вообще не желал подниматься в воздух! Аэродром Майнз-филд, где проходили испытания, был площадью около 1 кв. мили и имел ВПП длиной 4500 футов. За штурвалом сидел опытный пилот Джо Бартон, но самолет не желал отрываться. Было предпринято множество попыток, проводились консультации с ведущими специалистами вплоть до Эдгара Шмюда — но все впустую. В конце концов Джо Бартон и Эд Верджин решили попытать счастья в субботу 12 июня 1945 года, когда на аэродроме не было полетов. Баки заправили только на половину, а Эд даже не надел парашют. В таких условиях удалось оторваться от земли, подняться на 50 футов и после короткого подлета приземлиться. Причину такого поведения удалось объяснить аэродинамикам.
Прототип имел два двигателя, вращавшие винты в противоположные стороны. Возникавшая при этом турбулентность в сочетании с небольшим углом атаки крыла приводили к резкому падению подъемной силы. Двигатели поменяли местами, и 26 июня самолет легко оторвался от земли.
Самолет передали военным, и те совершили первый полет 7 июля 1945 года. Второй прототип поднялся в воздух 30 августа. Прототип ХР-82А построили и передали военным, но ни одного полета машина не произвела. Причиной этого стала низкая надежность двигателей Allison V-1710-119. После очень неудачных результатов, полученных на оснащенном этим двигателем прототипе ХР-51J, от дальнейшего развития ХР-82А отказались. Судьба прототипа, уже доставленного на аэродром, осталась неизвестной.
Первый прототип ХР-82 получил положительную оценку 11 сентября 1945 года и был возвращен на завод для дальнейшего совершенствования. Характеристики машины: размах крыла 15,52 м, площадь крыла 37,9 м^2, длина 11,89 м, высота 3,43 м, взлетная масса с нормальным запасом топлива (600 галлонов) 6079 кг, полная взлетная масса 8664 кг. На высоте 6950 м самолет развивал скорость 753 км/ч при мощности двигателей 1810 л.с. (форсаж впрыском воды). Высоту 7620 м самолет набирал за 6,4 минуты. Потолок 12190 м. Дальность полета 2236 км без подвесных баков и 5543 км с подвесными баками общей емкостью 3955 л.
ХР-82 был вооружен шестью 12.7-мм пулеметами М-2 с боекомплектом 400 выстрелов на ствол. Под центропланом имелся один, а под консолями по два узла для подвески дополнительного ракетно-бомбового или пулеметного вооружения. В 1946 году самолет получил новые пулеметы М-3, отличавшиеся большей скорострельностью.
Обе кабины оснащались полным комплектом органов управления и приборами контроля и навигации. Это позволяло пилотам менять друг друга во время длительных перелетов, любому пилоту исполнять функции наблюдателя, или пилотировать машину в случае ранения или гибели второго пилота. Имелась возможность использовать самолет для подготовки неопытных пилотов.
Первый прототип ХР-82 (13 декабря 1947 года ему присвоили обозначение YP-82) был принят на вооружение 6 апреля 1946 года. Потом машину передали в аэродинамическую лабораторию NACA в Лэнгли. 5 октября 1955 года самолет отправили на слом, после того, как он налетал 296 часов. Второй прототип приняли на вооружение 18 марта 1946 года и использовали для определения характеристик машины. В октябре самолет также передали NACA. Вероятно, машина также участвовала в испытаниях ракетных двигателей. 25 февраля 1950 года самолет получил повреждения на обледеневшей ВПП и был отправлен на слом. Один из фюзеляжей этого самолета в наши дни находится в музее города Ньюбери, штат Огайо.