野马P-51战斗机布局没有特别之处，但采用先进的层流翼型，高度简洁的机身设计，合理的机内设备布局，这使它的气动阻力大大下降，并且在尺寸和重量与同类飞机相当的情况下，载油量增加了3倍。这使它的航程达到1370千米，足以掩护B-17轰炸机进行最远距离的攻击，也可以对B-29进行护航。
P-51早期虽然在动力上只能采取和P-40相同的仅搭配一级增压器的亚利森液冷发动机，但相较于P-40，该机以更先进的进气配置与总体布局使冷却和空气动力效率大为提高，并纳入层流翼设计进一步强化高速性能。之后改装搭配有二级二速的机械增压器的英国梅林发动机，使其高空性能突飞猛进，北美公司还针对新发动机带来的问题逐一修改，进一步提升其飞行性能，可以与日本战机对抗。
风冷和液冷，美军二战时期主力战斗机无论是液冷或气冷发动机都倾向采用涡轮增压器以强化高空性能的方针，但P-51由于非美军内定机种，设计初期无法取得涡轮增压器配额；故早期野马（P-51A、A-36A）采用与P-40相同、仅搭配一级一速机械增压器的亚利森V-1710液冷发动机作为动力来源。当飞行高度超过12000英尺之后，输出功率下降很快，使得高空性能不佳，还得配氧气。
在二战的1942年，北美航空公司和英国劳斯莱斯公司合作，将P-51的发动机改装成由英国劳斯莱斯公司授权美国派卡德公司生产的的梅林发动机（V-1650）。该发动机装有两级两速的机械增压器，充分改善15000英尺以上的功率输出，P-51B/C/D战斗机使用该型发动机，改善了高空性能。
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