Az 1937-1939 között kifejlesztett Lockheed P-38-ashoz számtalan elsőség fűződik — ez volt az első Lockheed gyártmányú katonai repülőgép; ez volt az amerikai légierő első ikerhajtóműves elfogó vadászgépe; az első modern vadászgép háromkerekű főfutóval és a kezdetektől fogva buborék-kabintetővel. Szintén a P-38-as volt az első amerikai vadászgép, mely át tudta lépni a 643 km/h sebességet, valamint az első sorozatgyártott amerikai repülőgép két géptörzzsel.
A P-38-asok közül került ki az a vadászgép, mely az amerikai gépek közül elsőként lőtt le egy német repülőgépet, Japán kapitulációja után pedig az első amerikai repülőgép, mely az ország területére leszállt, egy P-38-as volt. Összesen 9942 darab Lockheed P-38-as került legyártásra a háború végéig..
Minden az amerikai hadsereg Légi Hadtestének (US Army Air Corps, USAAC) 1937 febru- árjában kiírt X-608-as pályázatával kezdődött, melyre a Boeing, a Consolidated, a Curtiss, a Douglas és a Vultee mellett a Lockheedet is meghívták. A pályázat egy ikerhajtóműves, nagy magasságban is hatékony elfogó vadászrepülőgépre szólt — a megadott követel- mények között volt a minimum 579 km/h maximális sebesség 20 000 láb (6096 méteres) magasságban, minimum 466 km/h maximális sebesség tengerszinten, ezenkívül a gép- nek legalább egy órát ki kellett bírnia max. sebesség mellett 20 000 láb magasságban.
Clarence L. Johnson kutatási főmérnök.
A Lockheed tervezőcsapatát Hall L. Hibbard és Clarence L. Johnson vezette. Miután sok- féle géptervet átnéztek, Hibbard és Johnson végül egy kéttörzsű repülőgépet tervezett; a hajtóművek a géptörzsek elejébe kerültek, a pilóta pedig egy zárt, központi gondolában kapott helyet. Mindkét géptörzs egy 1150 lóerős, 12 hengeres, folyadékhűtéses, turbó- feltöltővel ellátott Allison V-1710C hajtóművet foglalt magában. A középső gondolába építették be a fegyverzetet, egy gépágyút, és négy darab .50 kaliberes (12.7 mm-es) géppuskát — ez akkoriban még nehéz fegyverzetnek számított.
A fegyverzet központi gondolában való helyezése már csak azért is jó ötletnek bizonyult, mivel így nem kellett a fegyvereket a légcsavarokhoz szinkronizálni, ráadásul a célzóbe- rendezést is messzebbre lehetett beállítani, ez esetben 1000 yard (914 méter) távolságra. A két géptörzs végére egy-egy függőleges vezérsík került (az oldalkormánnyal), melyeket egy vízszintes vezérsík (benne a magassági kormány) kötött össze. Ugyanakkor a maga 14 800 fontos (6713 kg-os) önsúlyával a P-38-as nehezebb volt, mint egy bombákkal meg- rakott Bristol Blenheim, amely akkoriban a britek közepes bombázója volt.

Lockheed XP-38 prototípus.
Bár a hadsereg vezetői némi szkepticizmussal fogadták a P-38-as formabontó terveit, a Lockheed mégis megnyerte az X-608-as pályázatot, és 1937. június 23-án a cég egy XP-38-as prototípus megépítésére kapott megrendelést. A gép elkészítése viszonylag gyors ütemben haladt, a szerelés közben a legnagyobb problémát az Allison V-1710-11/15 (C9) hajtóművek okozták, melyek 10 000 láb (3048 m) magasságban 960 lóerős, 13 200 láb (4023 m) magasságban pedig 1090 lóerős teljesítményre voltak képesek. Hogy ellensú- lyozzák a forgatónyomatékot, a két hajtómű ellentétes irányba — a középső gondola irányába, befelé — forgatta a légcsavarokat. Ez azt jelentette, hogy az Allison cégnek speciális, balra forgó légcsavarokkal szerelt hajtóműveket is gyártania kellett. Mindkét hajtómű saját General Electric B-1-es turbófeltöltőt kapott, fegyverzetet azonban nem.

A Kelsey hadnagy és a lezuhant XP-38 roncsa.
A prototípus 1938 decemberére készült el. Az év utolsó napján az XP-38-ast szétszerelték, és a Riverside közelében lévő March Field-re szállították tesztelésre. Az első repülésre vé- gül 1939. január 27-én került sor, aminek alapján a szakértők kedvezően nyilatkoztak a gépről. Ekkor az illetékesek úgy döntöttek, hogy egy hosszabb repülést is megkísérelnek, mielőtt leszállítanák a hadseregnek Wright Field-re. A repülés 1939. február 11-én kezdő- dött, az XP-38-as Ben Kelsey hadnaggyal a pilótafülkéjében a New York állambeli Mithell Field felé vette az irányt. A repülés utolsó szakaszában az XP-38 leszálláskor sebességet vesztett, és a kifutópálya előtt lezuhant. Kelsey hadnagy sértetlenül megúszta a balese- tet, de az XP-38 alaposan összetőrt.
Az XP-38-as elvesztése ellenére a gépnek sikerült lenyűgöznie a légierő illetékeseit, így a Lockheed 1939. április 27-én tizenhárom YP-38 próbaszolgálatos gépre kapott megren- delést. Az YP-38-at a sorozatgyártásra áttervezték, és 1150 LE-s Allison V-1710-27/29 (F2R és F2L) hajtóművekkel és B 2-es turbófeltöltőkkel látták el. Az XP-38-assal ellentétben az YP 38 légcsavarjai már nem befelé, hanem kifelé forogtak, a légcsavarkúpok alatti légbe- ömlőket pedig kétfelé osztották, és a törzsek végén levő hűtőket is megnagyobbították.

Az egyik YP-38-as a tizenháromból.
A gép fegyverzetén is változtattak: a négy .50 kaliberes (12.7 mm) gépfegyver közül ket- tőt .30 kaliberesre (7.62 mm) cseréltek, a korábbi, 20 mm-es gépágyú helyére pedig egy 30 mm-es Browning M9-es került. A fegyverzet mindegyik darabja a gép orrában kapott helyet; a gépfegyverek párokban, egymás felett helyezkedtek el, alul a .30 kaliberesek, felettük pedig az .50 kaliberesek; mindezek mellett azonban a legtöbb YP-38-as fegyver- zet nélkül repült. A gép szerkezeti áttervezése után az YP-38-as önsúlya is lecsökkent a túlsúlyos XP-38-ashoz képest, 14 348 fontra (6508 kg-ra).
Az első YP-38 1940. szeptember 16-án szállt fel, az első próbaszolgálatos gép 1941 már- ciusában került a hadsereghez. A gépek gyártása azonban folyamatosan késésben volt, és a megrendelt tizenhárom gép csak 1941 júniusára készült el. A próbarepülések során fény derült az YP-38-as súlyos problémájára: a farokrész zuhanórepülésnél erősen ráz- kódni kezdett, megnehezítve ezzel a gép irányítását. 1941. november 4-én az egyik YP-38 egy nagy sebességű zuhanórepülés során elvesztette a farokrészét, és lezuhant, a pilóta pedig életét vesztette. A balesetet kezdetben (tévesen) a magassági kormány remegésé- nek tulajdonították, végül a szárnytövekhez szerelt merevítők jelentették a megoldást.

P-38 összeszerelő sor a kaliforniai Burbankban.
1939. szeptember 20-án — még mielőtt az YP-38-asokat megépítették és leszállították volna —, a hadsereg 66 darab P-38-asra adott le rendelést. Huszonkilenc közülük P-38-LO-ként került leszállításra. Ezek hajtóművei megegyeztek az YP-38-asokéval, azonban a fegyverzeten változtattak — a két .30 kaliberes (7.62 mm) gépfegyver helyére két .50 ka- liberes (12.7 mm) került, négyre emelve az ilyen kaliberű fegyverek számát. A 30 mm-es gépágyút is lecserélték egy 37 mm-esre, a pilóták védelmére pedig a kabint páncélozták és golyóálló szélvédővel látták el.
1942 végére készült el P-38F változat, ez volt az első ’Lightning’ verzió, melyet légiharcra alkalmasnak ítéltek. A változatból 377 darab készült az Egyesült Államok megrendelésé- re, további 150 gépet pedig Nagy-Britannia és Franciaország rendelt meg, azonban ezek végül szintén az Egyesült Államok Légierejéhez kerültek. A P-38F-ek már 1325 lóerős, turbófeltöltővel ellátott Allison V-1710-49/53 hajtóműveket kaptak; fegyverzetük pedig megegyezett a P-38E változat fegyverzetével, azaz egy 20 mm-es gépágyúból, és négy .50 kaliberes (12.7 mm) géppuskából állt. A jóval erősebb hajtómű miatt azonban a P-38F súlya jelentősen megnőtt. A P-38F-ek öt különböző gyártási tételben készültek el, melyek elsősorban a belső felszereltségben tért el egymástól.

Lockheed P-38G-1-LO 'Lightning'.
A P-38G változat gépeinek gyártása 1942 júniusában kezdődött meg. Ezek a gépek alap- vetően megegyeztek a P-38F-ekkel, azonban új, Allison V-1710-51/55 (F10) hajtóműveket kaptak. Az új hajtómű, hasonlóan a régebbihez, 1325 LE leadására volt képes, azonban 27 000 láb (8229 méteres) magasságban már csak 1150 LE teljesítményt tudott biztosí- tani a nem megfelelő hűtés miatt. A P-38G ugyanakkor megbízhatóbb SCR-274N rádiót, valamint továbbfejlesztett A-9-es oxigénellátó rendszert kapott.
Az Egyesült Államok által megrendelt P-38G-kből 708 darab készült, ezek közül 80 darab a P-38G-1-LO volt, melyek hasonlítottak a P-38F15-LO-ra, azonban a már említett új hajtó- művekkel, rádióval és oxigénellátó rendszerrel szerelték fel őket. A P-38G-3-LO szériát 12 gép alkotta, melyek B-13-as turbófeltöltőket kaptak. 68 db került gyártásra az áttervezett műszerezettségű P-38G-5-LO-ból, 548 db pedig a P-38G-10-LO-ból, melyek megkapták az előzőleg bevezetett fejlesztéseket, de azokon kívül a téli időjáráshoz elengedhetetlen fel- szereléseket is kaptak, valamint 1600 fontos (725 kg) bombák szállítására, vagy három-három 4.5 hüvelykes (114 mm) rakéta hordozására is alkalmassá tették őket.

A P-38-as fegyverzete a gép orrában.
A P-38G verzió volt a legnagyobb számban gyártott korai változat; 1082 darab került be- lőlük leszállításra 1943 márciusáig, ezek közül 181 volt F-5A fotó-felderítőgép.
A következő, P-38H változat gépei ismét új hajtóműveket kaptak, méghozzá 1425 lóerős Allison V-1710-89/91-eseket. Mivel az előző változat gépei hajtómű-túlmelegedéssel küsz- ködtek, itt már automatikus olajhűtő-ívelőlapokat alkalmaztak, melyek segítségével a korábbi, 27 000 láb (8229 m) magasság fölötti 1150 LE-s teljesítmény 1240 LE-re nőtt. A korábbi változatok M1-es gépágyúit M2C-k váltották föl, a szárnyankénti bombaterhelés pedig 1600 fontra (725 kg) nőtt. Minden mást figyelembevéve a P-38H-k megegyeztek a P-38G-10-LO verzió gépeivel.
A kétszázhuszonhat P-38H-1-LO közül az első 1943 májusában került hadrendbe. Az őket követő P-38H-5-LO-k, melyekből 375 darabot gyártottak, B-33-as turbófeltöltőket kaptak a korábbi B-13-asok helyett, melyek segítségével a gépek teljesítménye nagy magasság- ban jelentősen megnőtt.