Полностью переконструировали вертикальное оперение. Оно получило совершенно иные очертания с прямой задней кромкой руля направления.

Боевая живучесть самолёта повышалась применением бронезащиты. Бронеспинка кресла плюс набор плит и бронестекло в козырьке вместе тянули на 40 кг.

Первый экземпляр XP-63 построили в конце ноября 1942 г. На нём стоял мотор V-1710-47 мощностью 1325 л.с. и четырёхлопастной воздушный винт. Несмотря на то что вооружение на самолёте полностью отсутствовало, еле-еле удалось вписаться в ограничения по взлётному весу, установленные заданием. Оно требовало вес не более 3405 кг, а реально получилось 3399 кг (некоторые источники указывают даже цифру 3416 кг). Истребитель впервые поднялся в воздух 7 декабря в Буффало. После очень кратких заводских испытаний машину перегнали на авиабазу Мюрок, где за неё взялись военные испытатели.

Отзывы о самолёте были очень неплохими. Уже в начале испытаний получили скорость 651 км/ч. Но досконально определить данные истребителя не смогли — 28 января 1943 г. первый XP-63 разбился. При заходе на посадку у него отказалось выпускаться шасси. Приземляться на «брюхо» с почти полными бензобаками летчик Дж. Вулэмс побоялся. Несколько часов он ходил по кругу, вырабатывая горючее. Пока «Кобра» кружилась над аэродромом, солнце село. Приземляться Вулэмс стал уже в темноте. То ли он устал, то ли перенервничал, но в результате перепутал огни в начале полосы и в конце неё. На посадке самолёт врезался в рощицу небольших деревьев и был разбит вдребезги. Пилот, однако, вылез из обломков самостоятельно и существенно не пострадал.

Второй XP-63, почти идентичный предшественнику, вывели на испытания 5 февраля (по другим данным — 4 марта). Он «прожил» немного дольше первого: 25 мая в полёте разрушился клапанный механизм двигателя. По другим сведениям — произошёл обрыв шатуна, что для «Аллисона» было довольно типично. Пилоту удалось спастись.

После потери обоих опытных образцов военные в июне 1942 г. предписали как можно быстрее довести до лётного состояния третий экземпляр, исходно предназначавшийся для статических испытаний. Эта машина с обозначением XP-63A отличалась от двух предыдущих. На ней поставили мотор V-1710-93 и усовершенствовали выхлопную систему. Теперь на каждом борту было по 12 патрубков (по одному на каждый выхлопной клапан) вместо шести (по одному на цилиндр). Конструкторы также изменили контуры воздухозаборника над фюзеляжем. Под крылом появились держатели для бомб или подвесных баков, ранее не предусматривавшиеся. Остекление в задней части пилотской кабины зашили металлическим листом и обеспечили электрическую подсветку. Это сделали, чтобы улучшить условия съёмки для установленной в кабине кинокамеры, которая фиксировала действия лётчика и показания приборов. Машина несла полный комплект стрелкового вооружения, включая два 12,7-мм пулемёта в подкрыльных гондолах. Взлётный вес возрос до 3478 кг. Этот экземпляр истребителя успешно прошёл программу испытаний, начатую 26 апреля 1943 г. Максимальная скорость, полученная на этой машине, равнялась 674 км/ч. Самолёт запустили в серию под обозначением P-63, позднее дополнившимся именем «Кингкобра».