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装备75毫米加农炮的空中炮艇B-25G B-25G的主要特点是装备了一门75毫米口径的加农炮。对于美国陆军航空队而言，为飞机配备大口径的身管火炮并不算新鲜。早在上世纪30年代末期，道格拉斯B-18A型轰炸机的原型机就试验性地装备过重型火炮。在1942年底开始进入原型机制造阶段的XA-38攻击机上也配备了75毫米口径的加农炮。相较于地面，安装在飞机上的大口径火炮需要拥有较小的质量和自动化的再装填系统，为此美国陆军军械部的霍勒斯·奎因上尉受命研制了75毫米口径M4加农炮的航空版本。尽管经过努力，该炮的重量被控制在了1,800磅（816千克）以内，但事实证明这门炮对于XA-38而言还是太重了。除此以外，美国陆航还试图将该炮安装到A-26攻击机上，但由于种种原因，装备75毫米加农炮的A-26最终也未能批量生产。
美国陆航XA-38攻击机，机首装备的75毫米加农炮非常引人注目，由于种种原因最终未能投产 北美航空的设计人员对B-25C-1批次的最后一架飞机（序列号41-13296）进行了改装，在其机首中心轴线偏左的位置上安装了一门75毫米口径的M4加农炮，机鼻正面透明玻璃观察窗被取消，改用硬铝蒙皮覆盖，同时将机身从16.09米缩短到了15.78 米。M4加农炮实际上是一门一战时期的法国炮，只是修改了炮闩的闭锁设计。炮尾布置了弹药架，共计备弹21发。每枚炮弹重15磅（6.8千克）。加农炮安装在左侧副驾驶座椅下方配有低后坐力缓冲装置的炮架上，炮身全长2.90米，重900磅（408千克）。而整个火炮系统的总长度达到了4.27米，因此，不得不牺牲了部分载弹量。除了M4加农炮之外，在该机的机首还安装了2挺12.7毫米口径的前射固定机枪。每挺机枪备弹400发。另外还有4挺12.7毫米机枪分别安装在机腹和背部的动力炮塔内，备弹同样是400发。飞行员负责这门75毫米加农炮和前射固定机枪的瞄准和射击，为此专门为该机配备了N-3B光学瞄准具和用于超低空轰炸的A-1投弹/射击瞄准具。
B-25G搭载M4加农炮的原型源自美国陆军装备的75毫米M1897A4加农炮，该炮是美国陆军在一次大战期间购买法国施耐德Mle1897山炮技术仿制生产的，生产数量极多，美国陆军装备的谢尔曼中型坦克的M3型75毫米坦克炮也与该炮同源。 经过上述改装后，该机被命名为XB-25G，于1942年10月22日顺利地完成了首次试飞，也就是说，甚至还在保罗·甘上尉在澳大利亚的战地改装中心强化B-25的火力之前。首次试飞主要测试辅助机构和火炮装填系统的操作。飞机本身的飞行品质并没有发生太大的变化，只有最大平飞速度下降到了447千米/小时，在一次俯冲中，XB-25G还成功加速到了544千米/小时。第二天，10月23日，在太平洋上，试飞员爱德华·维珍、随机工程师保罗·布鲁尔以及陆航的霍勒斯·奎因上尉共同实施了试射，炮弹药筒的装药量被分别削减到了正常状态下的50%和75%。在试射时，在机上感觉到了明显的后坐力，但并没有超过设计允许的限制。除了火炮在射击时会出现明显的烟雾，遮挡飞行员的前向视野之外，还发现炮口附近的蒙皮在火炮射击时容易受到冲击波的影响受到损坏，因此在正式生产时，炮管的长度延长了7.6厘米。1942年10月31日，在经过10小时的试飞后，XB-25G前往堪萨斯城，加装了炸弹挂架，然后于1943年1月飞往南卡罗莱纳州的哥伦比亚市，在当地的默特尔海滩附近海域实施海上炮击试验。在完成全部测试科目后，军方立即与北美公司签订了生产400架B-25G的合同。
B-25G型在机首配备了威力强大的75毫米M4加农炮 B-25G型的总重量与B-25C型相当，海平面最大平飞速度429千米/小时，4,500米高度最大平飞速度为450千米/小时。实用升限7,290米，在挂载3,000磅（1,360千克）炸弹的情况下续航距离可达2,440千米。所有的B-25G均由配备了霍利1685HA化油器的莱特R-2600-13发动机提供动力，飞行员座椅配有一个用11.4毫米厚的薄钢板制成的装甲靠背，在仪表盘前方、装填手前方、75毫米炮弹药架周边也都布置有额外的装甲。除此以外，还在驾驶舱左侧风挡玻璃的下半部分覆盖了一块硬铝蒙皮，用来保护轰炸瞄准具。从下线的第222架B-25G（42-65001）开始，该机取消了位于机腹的双联12.7毫米遥控炮塔。
B-25G共计有5名机组成员—正副驾驶、领航员兼装填手、机背炮塔机枪手、无线电操作员兼机腹炮塔机枪手 军方于1943年5月接收了第一批 B-25G。整个订单于1943年8月全部完成，共分为三个批次G-1、G-5和G-10。 除有两架B-25G（FR208和FR209）被交付给了英国空军，一架被命名为PBJ-1G转交给了美国海军用来测试以外，绝大多数的B-25G都分配给了美国陆军航空队的第5、第10、和第12航空军，在实战中75毫米加农炮的命中率不错，不过受限于重量、成本以及自动装弹机的研制进度，该炮只能采用手动装填，一次攻击进入至多只能发射4发炮弹，而且在此期间为了提升火炮的命中率，必须让飞机长时间保持安定的飞行状态，增加了暴露在敌方防空火力下的时间，因此B-25G在前线获得评价并不高。 进一步提升了火力的型号B-25H 备受期待的B-25G在投入实战之后，实际获得的效果却远不如预期，为了解决前方火力不足的问题，北美航空立即着手研制新的改良型号，即B-25H。
T13E1航空加农炮 B-25H在设计上最大的特点是换装了重量更轻的75毫米口径T13E1加农炮，机首整流罩内的前射固定机枪由2挺增至4挺，同时在驾驶舱右侧追加了两个配有流线型整流罩的12.7毫米口径单管机枪吊舱，还将原位于机背后部的动力炮塔移到了驾驶舱的正后方，为了弥补机背炮塔前移后出现的火力盲区，又分别在机身两侧各布置了1挺12.7毫米的活动机枪，通过位于机身腰部的弧形射击窗口向外射击，两个射击窗口采用交错式设计，右侧的靠近机翼，左侧的靠近机尾，以便让两名机枪手在同时射击时不会互相干扰。另外，还在机尾安装了由贝尔公司研制的双联装12.7毫米M7型电液混合动力尾炮塔。
B-25家族各主要型号的侧视对比图 B-25H最具有争议的一点是取消了副驾驶，为因机背炮塔前移无处安置的领航员腾位置。詹姆斯·杜立特将军一直质疑像B-25、B-26这个级别的中型轰炸机是否真的需要一名副驾驶，而第5航空军的司令官乔治·丘吉尔·肯尼将军则认为副驾驶的必要的，尤其是长时间在海上执行作战任务时。最终由美国陆军航空兵司令官阿诺德将军拍板决定B-25H只配备一名飞行员，在拆除了副驾驶装甲座椅和配套的操纵装置后，在原位置上安装了一个较小的简易座椅，领航员坐在这里，同时负责为75毫米加农炮装填炮弹。在经过上述改进后，B-25H的机组成员现由以下成员构成—飞行员、机尾炮塔机枪手、领航员兼无线电操作员兼火炮装填手、机械师兼机背炮塔机枪手、航空摄像师兼侧部机枪手。
由于机舱内空间逼仄，为B-25G/H装填快速装填75毫米炮弹并不是一件容易的事情，注意驾驶舱后部空间已经被机背炮塔机枪手占据（图中位置较高者） B-25H原型机（由B-25C-10/ 42-32372号机改装）由配备了本迪克斯-斯特龙伯格PR 48A1化油器和博世SF 14LU-10点火系统的莱特R-2600-20发动机提供动力。两个高速离心涡轮提供了 7.06:1的低速压缩比和 10.06:1 的高速压缩比。因此发动机整流罩直径同以前相比有所扩大。1943年5月15日，该机在北美试飞员爱德华·维珍和随机工程师格斯·皮特凯恩的操纵下成功完成了首飞。 在经过一系列的试飞后，技术人员决定继续采用传统的莱特R-2600-13发动机，1943年7月31日，试飞员罗伯特·奇尔顿驾驶首架试生产型B-25H（43-4105）起飞升空。两周后，该机便被美国陆航采用，投入批量生产。
安装在驾驶舱侧面的单管12.7毫米机枪吊舱 为了减少阻力机枪配备了外形独特的枪口装置 从B-25H-5批次开始（43-4535），拆除了用于挂载2,000磅（907千克）炸弹的挂架，因为这种炸弹在实战中很少有使用的机会，还占用了弹舱大量的空间。从 43-4405号机开始，飞机配备了照相枪和电控挂架。在驾驶舱的左侧又新增加了两个配有流线型整流罩的12.7毫米口径单管机枪吊舱，每挺机枪备弹400发，使B-25H装备的机枪总数达到了惊人的14挺，除火炮和机枪外，B-25H还可以挂载多达 3,200 磅（1,450 千克）的炸弹或一枚 907 千克重的鱼雷。从H-10批次43-4705号机开始，重新调整了驾驶舱仪表盘的布局，扩大了机载救生筏的收纳空间，修改了起落架液压刹车装置的设计。
B-25H机首装备4挺12.7毫米机枪对地扫射火力凶悍 B-25H从1944年2月开始陆续抵达作战部队。主要的攻击策略是从300米的高度开火并继续射击，然后在下降到150米高度后退出攻击航线。飞行员通过N-6A 瞄准具进行瞄准。平均在一次攻击中，一门75毫米加农炮可以发射3发炮弹。 实战表明，装备75毫米加农炮的B-25H的作战效能并不比只装备机枪的扫射型号更高，除此以外，可供75毫米加农炮攻击的高价值目标也很少，在绝大数情况下，12.7毫米机枪就已经足够用了。因此从1944年8月开始，西南太平洋的美军已经放弃使用机载重型加农炮。
刚刚完成迫降的中美混成联队（CACW）第2轰炸机中队装备的B-25H型轰炸机 与此同时，1944年11月，部署在中国战场的第14航空军第11轰炸机中队（装备24架B-25H）获得了几台与75毫米加农炮配套使用的APG-13A 雷达。这个中队主要负责摧毁日军控制的桥梁，雷达可以快速而且相当准确的测量出与目标的距离，从而大大降低了机组成员的作业强度。共计有5架B-25H配备了该雷达—43-4071、4584、4601、4924、4989。 美国海军陆战队接收了248架装备75毫米加农炮的B-25H，这些飞机被命名为 PBJ-1H。海军版本通常在鼻锥顶部安装了一部AN/APS-3 雷达，因此拥有一个形状相当特殊的机首。此外，还配备了观测后半球敌情的AN / APQ-13雷达，在机翼下方装有“八木”天线，在驾驶舱下方安装了 GCI测向仪。 最终生产型号B-25J 共计生产了4390架的B-25J（NA-108）是该系列最后一个生产型号，也是生产数量最多的B-25，由于英格尔伍德工厂在完成B-25H的生产任务后，已转产P-51“野马”战斗机，因此全部的B-25J都是在堪萨斯城工厂生产的。 首架B-25J（43-3870）于1943年12月在堪萨斯城工厂完成组装，主要设计基本上以B-25H为蓝本，最大的区别是恢复了B-25C/D采用的透明机首，重新引入了投弹手和副驾驶，配备由飞行员操作的12.7毫米固定机枪和投弹手操作的12.7毫米活动机枪各1挺，回归了B-25作为中型轰炸机的初始角色。B-25J采用全电控炸弹挂架和弹舱门，还为后机舱机枪射手配备了15千瓦电加热器，除此以外各部设计与B-25H基本相同。
回归中型轰炸机角色的B-25J 1943年12月14日，首架B-25J在试飞员乔·巴顿的操纵下从堪萨斯城工厂的费尔法克斯机场起飞。同月，军方接收到了第一架 B-25J。最后一架J型于1945年8月交付。许多B-25J轰炸机都配备了AN/APQ-7雷达，但改装的确切数量未知，也不清楚它们是否投入过实战。 由于实战中缺乏使用的机会，从B-25J-1批次第151架飞机（43-4019）开始，B-25J拆除了用于挂载2,000磅（907千克）炸弹的挂架，在绝大多数情况，B-25J通常只搭载3枚800磅（454千克）或2枚1,600磅（726千克）炸弹执行作战任务。除此以外还有包括10千克伞降炸弹在内的多种小型炸弹搭载方案可供选择。
正在地面测试中的B-25J 由于背部炮塔前移后也可以选择向前射击，进一步提升了该机的对地扫射能力 从J-5批次（43-27793）开始，改良了起落架液压刹车装置的设计，N-3B光学瞄准具和用于超低空轰炸的A-1投弹/射击瞄准具被整合了两者功能，性能更优良的N-3C瞄准具取代。还为驾驶舱挡风玻璃配备了除冰系统。 从J-10批次（43-35995）开始，在机翼下方配备外挂点，为后部机舱机枪手配备的电加热器由于效果不佳被拆除。 从J-15批次（44-28711）开始，为布置在机身两侧的活动机枪配备了N-8A光学瞄准具，为机首的活动机枪加装了环形的准星和照门。 从J-20批次开始，升级了机舱的加热系统，机首增加了1挺12.7毫米的固定机枪，把由投弹手操作的活动机枪的安装位置提高了4英寸（10厘米），为透明机首的地板加装了装甲，增加了机背炮塔透明防弹玻璃保护壳的厚度，重新设计了起落架的液压紧急刹车系统。 从44-29340 号机开始，发动机换装了霍利1685RB化油器。
B-25J保留了在B-25H上受到好评的尾部机枪塔 B-25J-25批次（44-29911）为飞行员配备了新型的装甲座椅，强化了主翼前缘的构造，从该批次44-30111号机开始，在机身上部安装了额外的装甲板，另外，从该批次的44-30309号机开始，到J-30批次的44-31110号机为止，在翼下配备了可挂载液态化学药剂布撒罐的特殊挂架。
在堪萨斯城生产的B-25J中有800架采用了装备8挺12.7毫米机枪的密封式机首，使该机装备的机枪总数 达到了18挺之多。 从B-25J-30批次44-30911号机开始，发动机的第1、7和9号气缸的排气管不再采用镀锌钢材制造，代之以不锈钢制排气管。从44-31311号机开始，安装了S-6电动炸弹升降机。从44-31338号机开始，飞机的武器装备再次得到加强，开始在机翼下方安装 T-64 火箭发射导轨，最多可悬挂8枚5英寸（127 毫米）无制导火箭弹。从44-31491号机开始，为尾炮塔机枪手配备了K-10瞄准具和M-8A机枪底座。从 44-86692 号机开始，机腹可挂载最新型的GT-1滑翔炸弹并在驾驶舱内安装了供滑翔炸弹使用的特殊瞄准装置。实际上，GT-1滑翔炸弹是一枚安装有机翼和尾部安定面的鱼雷。1945年7月，这种炸弹被用来攻击佐世保港和长崎港的日本船只。根据记载，在佐世保，有两艘船被滑翔炸弹命中受伤着火，而第三枚炸弹击中了港口设施，并没有命中目标。从第44-86793号机开始，开始配备N-9B瞄准具。从44-86799号机开始，修改了垂尾方向舵控制装置的设计，以减少操纵连杆的摩擦问题。
1945年4月6日，美国陆航第345轰炸机大队第499中队所属的1架B-25J正在厦门沿海对日本海军的海防1号舰发动攻击，值得注意的是这架B-25J采用得是配备了双纵列8挺12.7毫米机枪的密封式的机首 从B-25J-35批次 44-96892号机开始，机上加装了用于空投水雷的各种装备。 B-25J的正常载弹量提高到了4,000磅（1814千克）。此外，各种设备和武器的重量也在不断增加。与C/D型相比，机身重量增加了近3吨，因此飞行性能也逐渐恶化。B-25J型的最大平飞速度不超过444千米/小时，和早期型号相比下降了50千米/小时左右。
海军版B-25J PBJ-1J 美国海军也接收了255架B-25J，按照惯例这些B-25被美国海军命名为PBJ-1J。海军版B-25J配备了AN / APS-3雷达，安装在右翼尖端或鼻锥上部。10架来自VMB-12 的 PBJ-1J 可以在机身下方携带两枚 298毫米“小蒂姆”无控空对地火箭。
苏联红军在卫国战争期间装备的B-25“米切尔”中型轰炸机 B-25J型轰炸机不仅供应给美国陆军，还有314 架被送往英国，在那里它们被称为“米切尔”III。根据租借法案，有相当一部分B-25轰炸机被送到了苏联、加拿大、澳大利亚以及中国。战后，它们作为剩余物资被提供给了法国、荷兰、秘鲁、委内瑞拉以及印度尼西亚等国继续发挥余热。
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