В 1944 г. место P-38J в производстве занял P-38L самый многочисленный из всех «Лайтнингон». Всего «Локхидом» было произведено 3810 самолетов этого типа в Бербанке. На заводе «Валти» в Нэшвилле, Теннеси, было сделано еще 113, но контракт, предусматривавший поставку 1887 Р-381, был аннулирован в 1945 г., после победы над Японией. Модификация P-38L, оснащенная двигателями V-1710-111/113 мощностью 1600 л.с. (1194 кВт) и с максимальной массой 9798 кг, была первым «Лайтнингом», вооруженным ракетами. Десять 127-мм ракет были размещены на направляющих «елочка» с внешней стороны мотогондол.

К концу 1944 г. Р-38 были на вооружении 101 эскадрильи, большинство самолетов первых версий вытеснялись P-38L и Р-381.

P-38F-1-LO с радиостанциями SCR-522 и SCR-535 были первыми американскими истребителями, перелетевшими в Великобританию через Атлантику. Самолеты 1-й и 14-й истребительных групп (с В-17 в качестве лидера) перелетели из США в Гоксхилл и Ачам, соответственно в июле и августе 1942 г. Позднее, в том же году их отправили в 12-ю воздушную армию в Северную Африку. Еще одна группа перелетела в Северную Африку другим маршрутом, через Южную Атлантику. Первый германский самолет, однако, был сбит Р-38 задолго до этого. Пилот Р-38Е из авиагруппы, базировавшейся в Исландии, сбил Fw 200 «Кондор» через несколько часов после объявления о вступлении США в войну.

Тем временем Королевские военно-воздушные силы проявили интерес к Р-38 (теперь называвшемся «Лайтнингом», имя «Атланта» - одно время предпочтительное - не прижилось). Британская комиссия по закупкам заключила первый контракт на 667 самолетов в марте 1940 г. Небольшое количество «Лайтнинг» Mk.I было доставлено морем в Великобританию в начале 1942 г. и летало в Боскомб-Доун и Фарнборо, где пилоты порекомендовали приостановить поставки. В соответствии с этим, около 130 из первых 143 «Лайтнинг» Mk.I были направлены в ВВС США для использования в качестве тренировочных (известных, как Р-322) или полностью переделаны в P-38F-13 или F-15. Следующий британский заказ («Лайтаинг» Mk.II) должен был оснащаться двигателями V-1710-F2R, но вследствие вступления США в войну, все они были переданы в ВВС США и большинство было модифицировано на заводе в Далласе, став P-38G-15.

Проект «Модель 22» фирмы «Локхид» был представлен Авиакорпусу США 23 июня 1937 г. Последовал заказ на первый прототип ХР-38. Он был поднят в воздух лейтенантом В.С. Келси в Марч-Филд 27 января 1939 г. Двумя неделями позднее самолет пролетел через весь континент за 7 часов 2 минуты с двумя посадками для дозаправки, но был разбит при посадке в Митчелл-Филд.

Была заказана предсерийная испытательная партия из 13 YP-38, первый из которых полетел 16 сентября 1940 г. Он был оснащен двигателями «Аллисон» V-1710-27/29 мощностью 1150 л.с. (858 кВт) с прямозубыми редукторами, обеспечивающими встречное вращение винтов. (На прототипе стояли двигатели V-1710-IV15 мощностью 960 л.с. (716 кВт) с эпициклическими редукторами винтов с противоположным вращением.) Вооружение было также заменено: вместо одной 23-мм пушки «Мадсен» и четырех 12,7-мм пулеметов - одна 37-мм пушка «Олдсмобил», два 12,7-мм и два 7,62-мм пулемета.