Los primeros modelos de caza con motores turboalimentados que aparecieron durante la II Guerra Mundial tenían una autonomía limitada.

El XP-81 fue diseñado para usar un turbohélice General Electric TG-100 (luego designado XT31 por las Fuerzas Armadas estadounidenses) con hélice tractora de cuatro palas, montado en el morro, y un Allison J33 a popa del fuselaje.

Ambos motores estaban proyectados para ser utilizados en el despegue, para vuelos a alta velocidad y en combate, mientras que el motor turbohélice únicamente sería utilizado en vuelos de crucero de gran autonomía, ya que consumía menos combustible.

Este trabajo se terminó en una semana y el XP-81 con motor Merlin fue enviado a la base aérea Muroc donde voló por primera vez el 11 de febrero del mismo año.

Durante 10 horas de vuelo de pruebas, el XP-81 demostró buenas características, excepto por una inadecuada estabilidad direccional, debido a la larga porción delantera del fuselaje (esto se rectificó agrandando el estabilizador vertical).