Maksymalny udźwig bomb w samolocie wynosił do 1800 kg.

Użycie bojowe thumb|B-25J na lotnisku Lotnictwo armii USA (USAAF), które było głównym użytkownikiem B-25, kierowało je do grup bombowych stacjonujących na Pacyfiku oraz w rejonie Morza Śródziemnego. Do walk w Europie przeznaczano z kolei przede wszystkim samoloty Martin B-26 Marauder. Maraudery charakteryzowały się lepszymi osiągami i większą odpornością na uszkodzenia, wymagały jednak dłuższych pasów startowych od B-25 oraz nieco większego doświadczenia załóg.

Mitchelle przekazane Wielkiej Brytanii pełniły służbę zarówno w Europie, jak i na Dalekim Wschodzie. W 1943 wyposażono w nie polski dywizjon 305. 862 samoloty B-25 (B, C, D, G i J) zostały dostarczone do Związku Radzieckiego w ramach operacji Lend-Lease w okresie II wojny światowej w ramach mostu powietrznego ALSIB przez Alaskę - Syberię. Od końca 1942 roku zaczęły wchodzić na wyposażenie lotnictwa dalekiego zasięgu, przekształconego 6 grudnia 1944 w 18. Armię Powietrzną. W maju 1945 roku w jej skład wchodziło 357 sztuk B-25 i był on trzecim co do liczebności jej typem samolotu.

B-25 latały również w jednostkach holenderskich, kanadyjskich, australijskich, brazylijskich i chińskich jednostkach Kuomintangu.