Maszyna otrzymała oznaczenie P-82D, a pierwszy lot wykonała 29 marca 1946.
Prototyp XP-82A zaowocował natomiast modelem NA-144 P-82E, który różnił się jedynie silnikami Allison V-1710-143/145. Wyprodukowano 100 takich maszyn. Na bazie tego modelu powstało również 91 samolotów NA-149 P-82F będącego myśliwcem nocnym wyposażonym w radar APS-4 lub APG-28 który zamontowano w gondoli pod skrzydłem środkowym. Ona również była wysunięta przed powierzchnię łopat śmigieł. Następnie w dziewięciu takich maszynach zmieniono radar na lżejszy SCR-720C co poprawiło ich osiągi. Otrzymały one oznaczenie P-82G. To samo oznaczenie nosiło 50 nowych, identycznie wyposażonych samolotów NA-150. W późniejszym okresie pięć P-82G i dziewięć P-82F stacjonujących na Alasce wyposażono w instalację przeciwoblodzeniową i inne elementy umożliwiające loty przy niskich temperaturach. Oznaczono je P-82H.
thumb|left|F-82B W czerwcu 1948 r. w związku ze zmianą systemu oznaczeń samolotów w USAF dotychczasowe P-82 stały się F-82. Były wykorzystywane bojowo w czasie wojny koreańskiej - tam uzyskano na nich jedyne trzy zestrzelenia samolotów przeciwnika (operowały z lotnisk w Japonii). Ostatniego Twin Mustanga wycofano ze służby w połowie 1953.