В марте 1943 г. фирма «Консолидейтед» объединилась с «Валти»; образовалась фирма «Конвэр», и последним крупносерийным вариантом военного времени оказался В-24М с легкой хвостовой турелью фирмы «Мотор Продактс». Фирма «Конвэр» построила 916 экземпляров этого варианта, и еще 1677 штук было построено в Уиллоу-Ран. Среди экспериментальных машин были ХВ-24Р и построенный на заводе «Форд» XB-24Q с хвостовой стрелковой установкой, оснащенной радиолокационным прицелом, которая в дальнейшем устанавливалась на В-47. Это были последние из моделей этого семейства с первоначальной конструкцией хвостовой части.

Общее количество произведенных B-24D, исключая транспортные варианты, составило 2738, из них 2409 построили в Сан-Диего. Наиболее известным применением B-24D стал первый из нескольких дальних налетов на нефтеперерабатывающие заводы в Плоешти, Румыния, совершенный 11-12 июня 1942 г. дюжиной самолетов специального подразделения под командованием полковника X.А. Халверсона (Н.A. Halverson), который сформировал ядро 9-й ВА. Другие машины поступили в бомбардировочные группы 8-й ВА в Англии, совершив первый налет на Лилль 9 октября 1942 г. Не менее чем 37 эскадрилий английских ВВС использовали аналогичные «Либерейтор» Mk.III (британской закупки) и Mk.IIIA (полученные по ленд-лизу).

B-24D нес службу на всех театрах военных действий и в 1942-43 гг. был основным дальним бомбардировщиком на Тихом океане. К концу 1942 г. 13 противолодочных эскадрилий имели В-24 с РЛС и действовали над всей Северной Атлантикой. В июле 1942 г. ВМС США разрешили забирать часть серийных В-24, и в августе 1943 г. противолодочные эскадрильи ВВС перевели в состав ВМС. Эти части насчитывали 977 PB4Y-1 «Либерейтор», а также большое количество транспортных RY-1 и RY-2. Они были аналогичны армейским С-87А и С-87, которые были разработаны почти «в одну ночь» для осуществления дальних перевозок при эвакуации из Голладской Ост-Индии и начали изготавливаться на новом заводе в Форт-Уорт в апреле 1942 г.

Таким образом, все первые поставки направлялись в Англию. Авиакорпус Армии США (ВВС США с июня 1941 г.) получил девять (из 36 заказанных) В-24А, на которых были внедрены 12,7-мм пулеметы с ручным управлением, но остались двигатели модели «Деш-33». Новые двигатели модели «Деш-41» с турбонаддувом установили на первом прототипе в конце 1940 г. в характерных новых капотах сплющенной овальной формы, с воздухозаборниками и маслорадиаторами по бокам и выхлопным каналом, идущим к турбокомпрессору по нижней стороне гондолы под крылом. Чтобы реализовать мощность на большой высоте, использовались пропеллеры с лопастями веслообразной формы (неизменно фирмы «Гамильтон» диаметром 3,53 м, без кока).