B-25C i B-25D Począwszy od listopada 1941 roku produkowano kolejną wersję bombowca – B-25C. W samolotach tych montowano silniki Wright R-2600-13 Twin Cyclone o mocy 1270 kW (1700 KM). Dodano także autopilota, zaczepy dla dodatkowych bomb lub zbiorników z paliwem pod skrzydłami i wprowadzono wiele innych zmian. Zbudowano 1620 sztuk B-25C i 2290 identycznych B-25D. Różnica w oznaczeniach wynika z tego, że B-25C budowano w fabryce w Inglewood w Kalifornii, a B-25D w nowej fabryce w Kansas City. RAF otrzymał 367 B-25C oraz 212 B-25D, oznaczonych Mitchell Mark II, a lotnictwo piechoty morskiej USA otrzymało z kolei 50 B-25C i 152 B-25D oznaczonych odpowiednio PBJ-1C i PBJ-1D.
Wiele samolotów tych wersji poddano modyfikacji już w jednostkach liniowych, dodając nieruchome cztery karabiny maszynowe w dziobie samolotu. Pozwalało to efektywniej atakować cele nawodne i naziemne z małych wysokości.