Следующая модификация «Аэрокобры» — Р-39М (Модель № 26D) — появилась в рамках контракта, заключенного в августе 1941 года. В конструкции самолета был учтен боевой опыт. В рапортах, поступающих из боевых частей, сообщалось о потерях из-за одиночных попаданий в такие узлы, как карбюратор, выхлопной коллектор и крышка распредвала. С другой стороны, не было выявлено ни одного случая попадания в броню конечной передачи. Поэтому от бронирования конечной передачи и усиления общего бронирования двигателя отказались. С самолета сняли все малонужное оборудование. Кроме того, характеристики самолета удалось улучшить за счет использования нового двигателя V-1710-83(Е18). Мощность этого двигателя составляла всего 1200 л.с., но благодаря использованию нового механического наддува с передаточным числом главной передачи 9,6:1 двигатель развивал мощность 1150 л.с. на высотах до 4700 м (15000 футов). Кроме того, двигатель допускал кратковременное форсирование до 1410 л.с. на высотах до 2773 м (9100 футов). Мотор оснастили автоматическим регулятором давления топливовоздушной смеси (Automatic Boost Control). Первый серийный Р-39М получил собственное название — «Old Ironside». Некоторое время самолеты этой модификации обозначались как Р-76. Испытания показали, что самолеты Р-39М имеют лучшие высотные характеристики, чем машины предыдущих серий. На высоте 4600 м (15000 футов) самолет Р-39М на 16 км/ч опережал машины P-39L. Поставки нового самолета начались в ноябре 1942 года, всего заказчику отгрузили 240 машин. Есть некоторые разногласия в численности вариантов основной модели: М и М-1. Известно, что существовал по крайней мере один самолет Р-39М, оснащенный двигателем V-1710-63 с винтом Aeroproduct. Машины М-1 оснащались двигателем V-1710-83(E18). Из них восемь истребителей было переделано в разведчики в соответствии со стандартом D-3.

P-39L (42-4458), один из первых самолетов этой модификации.

Следующей модификацией самолета стал P-39N (Модель № 26F). Всего фирма Bell изготовила 2095 машин этой модификации. Это была первая крупносерийная модификация «Аэрокобры». Поставки нового самолета начались в ноябре 1942 года. Особенностью самолетов P-39N-0 был двигатель V-1710-85(Е 19), который отличался от «-83» только передаточным числом главной передачи, увеличенным с 2:1 до 2.23:1. Это был первый крупносерийный двигатель фирмы Allison, выпущенный серией 9780 штук. Дополнительным отличием варианта стал трехлопастный винт Aeroproducts диаметром 3.15 м. Всего изготовили 500 самолетов N-0. Начиная с 167-й машины для облегчения конструкции сняли три из двенадцати топливных баков, размещенных в крыле, общей емкостью 129 л (34 галлона), что уменьшило общую емкость баков до 325 л (86 галлонов). Одновременно, под фюзеляжем установили крепление для подвески наружных топливных баков емкостью 284 или 662 л (75 или 175 галлонов). Это нововведение встретило умеренный энтузиазм в летных частях, поэтому очень быстро пришлось наладить производство наборов, позволяющих в полевых условиях вернуть емкость топливных баков к прежнему значению 454 л (120 галлонов).

Следующим вариантом стал N-1 (Модель № 26С), выпущенный серией 900 штук. Самолет отличался от предыдущего варианта заметно большим винтом диаметром 3,51 м фирмы Aeroproducts. Кроме того, у этого варианта центр тяжести был несколько смещен. Самолет развивал на высотах от 4600 до 6100 метров максимальную скорость 605 км/ч.

Последним вариантом серии N стал N-5, выпущенный серией 695 штук. Отличия варианта заключались в деталях оснащения. Самолеты получили кислородную систему, радиостанция SCR-695 заняла место SCR-535А, с самолета сняли часть бронезащиты общей массой 38 фунтов, кресло пилота оснастили бронеспинкой, что позволило использовать в задней части фонаря кабины обычный плексиглас вместо бронестекла.

На базе модификации N было создано три разведывательных варианта. 128 машин N-1 переоборудовали в разведчики в соответствии со стандартом D-3. Эти самолеты получили обозначение N-2. Аналогичным образом переоборудовали 35 машин N-0, ставших N-3, и 84 машины N-5, ставших N-6.

При обозначении следующих модификаций самолетов, пропустили буквы О и Р. Букву О не стали использовать, чтобы не спутать ее с цифрой 0. Причины, по которым не использовали букву Р, не известны. Можно только предположить, что сделали это для того, чтобы избежать двукратного повторения буквы Р в названии истребителя (в начале-середине XX века истребители назывались словом Pursuit).

Самая многочисленная модификация «Аэрокобры», выпускавшаяся в 1943–1944 годах серией в 4905 машин, была P-39Q (Модель № 26). Главным отличием этой модификации было новое вооружение. Было решено снять четыре 7,62-мм пулемета с боекомплектом 1000 выстрелов на ствол, размещенных в крыльях самолета. На их месте установили гондолу для одного 12,7-мм пулемета с боекомплектом 300 выстрелов на ствол. Это был давно ожидаемый шаг, так как пилоты постоянно отмечали нулевую боевую ценность пулеметов винтовочного калибра, размещенных в крыльях. Формально удовлетворив пожелания пилотов, Белл, по сути, поменял шило на мыло. Большинство самолетов P-39Q было доставлено по ленд-лизу в Советский Союз. Там с них почти всегда снимали пулеметы, расположенные в крыльях, считая, что вооружения, расположенного в фюзеляже, вполне достаточно.

Поставки первого варианта P-39Q-1 начались в мае 1943 года. Как и все другие самолеты серии Q, на Q-1 стоял двигатель V-1710-85, тот же, что и на серии N. Самолеты Q-1 выпустили серией в 150 машин. Особенностью этой серии было усиленное бронирование. В остальном самолет ничем не отличался от машин P-39N, в том числе имел не все бензобаки. Максимальная скорость 603 км/ч.

Существовала и разведывательная модификация самолета Q-1. Переоборудованные в соответствии со стандартом D-3 пять самолетов получили обозначение Q-2. Следующим вариантом был P-39Q-5 (Модель № 26Q-5), у которого облегчили бронирование и до 416 литров увеличили емкость топливных баков. Этот вариант выпустили серией в 950 машин. На базе Q-5 создали разведывательный вариант, обозначавшийся как Q-6. Всего в разведывательном варианте выпустили 148 машин. Следующей модификацией был P-39Q-10, выпущенный серией 705 штук. У этих самолетов изменили схему бронирования, а также довели емкость бензобаков до 454 л. Кроме того, у самолетов этой серии систему смазки приспособили к условиям суровой зимы, изменили резиновые детали крепления двигателя.

Восемь Q-10 переделали в разведчиков (Q-11) в соответствии со стандартом D-3.

Самой многочисленной серией стала серия P-39Q-15, выпущенная в числе 1000 машин. Главным отличием этого варианта стало сокращение числа баллонов кислородной системы с четырех до двух.

Пятым вариантом стал P-39Q-20 (891 машина). Машины отличались оснащением, а с истребителей, предназначенных для экспорта в СССР, сняли крыльевые пулеметы.

Машины P-39Q-21 получили четырехлопастные винты фирмы Aeroproducts. Всего было изготовлено 109 штук.

Предпоследней модификацией стал P-39Q-25. От предыдущих машин истребители этой модификации отличались усиленной конструкцией хвостового оперения. Самолеты Q-25 также оснащались четырехлопастными винтами и внешне очень походили на «Кингкобру» Р-63. Единственное заметное внешнее отличие заключалось в том, что у передней стойки шасси амортизатор глядел назад, а у Р-63 — вперед.

Последней модификацией Р-39 был P-39Q-30. Этот самолет комплектовался трехлопастным винтом. До сентября 1944 года, когда выпуск «Аэрокобр» свернули, было выпущено 400 машин этой модификации.

P-39N-5, используемый фирмой Allison для испытания различных двигателей V-1710.