Тем временем разворачивание серийного производства нового истребителя Republic Aviation Corporation продолжало сталкиваться с новыми проблемами. В ходе испытательных полетов обнаружились недоработки, которые не представлялось возможным устранить в короткие сроки. Основными проблемами стали колебания хвостового оперения и неэффективность системы смазки турбокомпрессора General Electric при полетах на большой высоте. Если с вибрации хвостовой части удалось быстро снизить простым усилением конструкции, то добиться удовлетворительной работы системы смазки удалось нескоро. Проблему решили лишь к декабрю 1941 года, установив усовершенствованный турбокомпрессор General Electric с электрическим управлением и немного изменив систему воздуховодов и промежуточных охладителей.
Вскоре после изготовления первого P-47B в конце ноябре 1941 года, началась война с Японией и ВВС США на Тихом океане срочно требовались истребители, которые могли бы бороться с японским истребителем Zero. Несмотря на проведение к этому времени уже половины программы летных испытаний, компания Republic никак не могла справиться со всеми "детскими болезнями" Р-47 и самолет по прежнему еще не был готов к запуску в крупную серию. Пока завершались испытания прототипа ХP-47B компания Republic закончила реконструкцию цехов завода в Фармингдейле. Также была закончена первая из трех новых взлетно-посадочных полос с твердым покрытием.
Вступление США во Вторую Мировую войну значительно ускорило дальнейшее развитие P-47. На ранних самолетах P-47B устанавливалась облегченная и усовершенствованная версия двигателя Pratt&Whitney R-2800. Этот двигатель несколько улучшил скоростные характеристики на больших высотах и улучшил скороподъемность. Но даже после этого основным недостатком P-47B по прежнему осталось слишком большое время набора высоты. Высоту 5000 м самолет набирал за 8,5 мин; скороподъемность у земли составляла 10,7 м/с, а время виража - 30 с. Для сравнения можно сказать, что основные советские истребители Як-9 и Ла-5ФН, выпускавшиеся в 1943-1944 гг. набирали высоту 5000 м соответственно за 5 и 4,7 мин, а скороподъемность истребителя Як-3 у земли составляла 19,2 м/с. Основные же истребители противника на то время Bf-109G-6 и Fw-190А-3 имели скороподъемность 17 и 14.4 м/с, а время выполнения виража - 20 и 22 с соответственно. Поэтому P-47 старались применять в операциях, где скороподъемность не играла особой роли.
Первый P-47В (41-5895) был полностью укомплектован и вооружен и 21 декабря 1941 года был передан специальному подразделению при компании для проведения летных испытаний. Самолет оставил в целом благоприятное впечатление на пилотов, но он не мог считаться окончательно боеспособным из-за не устраненной вибрации хвостового оперения. Спустя восемь месяцев после первого полета XP-47B, в середине марта 1942 года, были поставлены первые четыре серийных P-47B ( 41-5896/5899). Эти самолеты использовались для обширной программы испытаний, но 26 марта 1942 года Р-47В 41-5899 в ходе испытательного полета упал на поле для гольфа Salisbury в Лонг Айленд. В результате аварии погиб летчик-испытатель Republic Джордж Баррелл (George Burrell). Проведенное расследование показало, что причиной аварии послужила вибрация и разрушение части хвостового оперения в полете. Вскоре выяснилось, что на высотах более 30000 футов на элеронах происходил срыв и торможение потока, в полете не мог быть открыт фонарь кабины пилота, а усилия на органах управления становились чрезмерными. Кроме того в ходе высокоскоростных полетов полотняная обшивка рулей зачастую разрывалась под действием аэродинамического давления.
После аварии на полеты оставшихся P-47B были наложены строгие ограничения вплоть до полного установления причин разрушения. Но уже l мая в ходе полета над Нью-Йорком был потерян второй Thunderbolt. На сей раз пилот самолета - Джо Паркер (Joe Parker) - успел выпрыгнуть с парашютом. Проблему разрушения хвостового оперения удалось ликвидировать лишь к середине мая 1941 года, и 26 мая специальная комиссия разрешила передать первые Р-47 USAAF для вооружения частей. Эти машины несколько отличались от первых образцов. Самолеты получили новый регулятор давления турбокомпрессора А-13 и радиостанцию SCR-283. Проблема неэффективных на больших высотах элеронов и разорванной обшивки была решена установкой на поверхностях управления всех P-47B металлической обшивки. Но самые первые серийные Р-47 поставлялись с полотняной обшивкой и ограничениями на применение. Кроме того несколько самолетов было поставлено с металлической обшивкой рулей высоты и полотняной - руля направления. Впоследствии эти самолеты были модернизированы в полевых условиях. Кроме того была пересмотрена форма элеронов и они получили прямолинейные кромки, которые в значительной степени снизили усилие на органах управления. Для уменьшения усилия на педали управления рулем направления на нем был установлен триммер.
Установка дополнительного внутреннего оборудования привела к увеличению веса машины. Вес пустого самолета, нормальный взлетный и максимальный взлетный вес с полной нагрузкой увеличились до 9346 фунтов, 12245 фунтов и 13360 фунтов соответственно. Время набора высоты 4572 м (15000 футов) возросло с пяти минут до 6,7 минуты. Однако возросшая мощность нового серийного варианта двигателя обеспечила увеличение скорости горизонтального полета до 429 миль в час на высоте 27000 футов (т.е. на 17 миль в час больше и на 1200 футов выше, чем у XP-47B). Несмотря на снижение некоторых характеристик, самолет произвел на всех огромное впечатление. Дело в том, что к лету 1942 года в мире имелся лишь один серийный самолет, который мог сравниться с Р-47В на высотах более 6000 м - советский МиГ-3.
Этот самолет появился в 1939 году и серийно производился с 1940 года, но к 1942 году его производство свернули. Оснащенный 12-цилиндровым V-образным двигателем жидкостного охлаждения AM-35A взлетной мощностью 1350 л.с. самолет развивал скорость до 640 км/час на высоте 7800 м, а высоту 5000 м набирал за 7 минут. Но наряду с высокими характеристиками на больших высотах, на средней высоте самолет уступал многим истребителям. Кроме этого МиГ-3 имел слабое вооружение (в частности конструкция двигателя АМ-35А не позволяла разместить пушку в развале блоков цилиндров) и бронирование, а в пилотировании был очень строг и не прощал пилоту никаких ошибок.
Скоростные характеристики на высоте более 6000 м других основных истребителей того времени Fw. 190A, Bf 109G-2, Spilfire Mk.IX, Typhoon Mk.I, А6М были заметно ниже чем у Thunderbolt. На высотах порядка 8000:8700 м Bf 109G-2 развивал лишь 616 км/час, Spilfire Mk.IX - 645 км/час, а Typhoon Mk.I - около 620 км/час. С уменьшением высоты преимущество Thunderbolt несколько уменьшалось, и на высоте 6100 м Р-47В развивал 670 км/час против 653 км/час у Bf 109G-2. Кроме того, несмотря на турбокомпрессор, Р-47 оказался гораздо более простым в обслуживании, чем, например P-39 Airacobra или Spitfire, во многом благодаря двигателю воздушного охлаждения. На высотах порядка 5000:6000 м самолет казался несколько вялым, но имел на них максимальную дальность полета, а начиная с 6000:7000 м управление становилось заметно легче и самолет имел превосходные разгонные характеристики. Основным недостатком Р-47В стала недостаточно высокая, особенно по сравнению с Fw. 190A, скорость пикирования. На скоростях более 800 км/час начинались вибрации хвостового оперения и резко возрастало усилие на ручке управления, что зачастую не давало вывести самолет из пикирования (время снижения с 3000 м до земли занимало только 13 секунд). В связи с этим Republic Aviation Corporation рекомендовала не превышать скорость 800 км/час по приборам.
На ранних P-47 для ускорения процесса испытаний, большинство деталей кабины пилота был принято непосредственно от P-43. Но макет, опытный образец и первые серийный P-47B были оснащены необычным и трудным в использовании фонарем кабины, оснащенным открывавшейся вперед боковой створкой "автомобильного" типа. Открыть такой фонарь в полете было невозможно и начиная с четвертого P-47B ( 41-5896) стали устанавливать сдвижной назад фонарь. Из-за этого вертикальная надфюзеляжная радиоантенна была перемещена ближе к хвостовой части, чтобы не мешать сдвиганию фонаря и получила наклон к носовой части самолета. Кроме того на Р-47В для улучшения переднего обзора кабина пилота была приподнята на несколько дюймов.
Серийные P-47B оснащались двигателем Pratt&Whitney R-2800-21 (или аналогичным -35) взлетной мощностью 2000 л.с. при 2700 об/мин, номинальной 1800 л.с. при 2600 об/мин на высоте 2591 м и 1750 л.с. при 2600 об/мин на высоте 4115 м. Двигатель вращал четырехлопастный пропеллер изменяемого с помощью электропривода шага Curtiss Electric C542S-A6 диаметром 3708 мм (12 футов 2 дюйма).
В ходе производства Р-47В, конструкция самолета постоянно улучшалась. Начиная с Р-47В 41-5951 стало применяться антиобледени-тельное устройство лобового стекла кабины, с 41-5974 был изменен угол атаки хвостового стабилизатора и применены новые шины шасси. На 41-6016 и последующих самолетах были внедрены измененные отражатели звеньев пулеметных лент.
Всего был изготовлен 171 экземпляр Р-47В. Последний самолет был поставлен в сентябре 1942 года. Все P-47B использовались только для испытаний и обучения пилотов и никогда не участвовали в военных действиях. В 1944 году обозначение уцелевших P-47B было заменено на RP-47B-RE, где литера R ("Restricted" - ограниченный), что подразумевало непригодность самолета для участия самолетов в боевых действиях.
Два RP-47B были переоборудованы в фоторазведчики. Фотокамера устанавливалась в хвостовой части на левой стороне самолета рядом с соплом для выхода охлаждающего турбокомпрессор воздуха. Самолеты участия в боевых действиях не принимали.
Один Р-47В ( 41-5942) использовался для испытаний двух трехлопастных винтов противоположного вращения Curtiss-Wright, закрытых обтекателем большого размера.
На основе Р-47В было изготовлено несколько экспериментальных моделей. В сентябре 1942 года последний серийный P-47B ( 41-6065) был оборудован гермокабиной с откидным фонарем. Переоборудованный самолет получил обозначение XP-47E. Самолет получился удачным, но поскольку в Европейском театре военных действий основной акцент делался на бои на малых высотах, самолет в серии не производился. Впоследствии XP-47E использовался для испытаний пропеллера Hamilton Standard Hydramatic диаметром 4010,025 мм (13 футов 1 7/8 дюйма) и двигателя Pratt&Whitney R-2800-59.
Обозначение XP-47F было дано другому планеру P-47B (серийный номер 41-5938), который использовался для испытаний нового крыла ламинарного профиля. Несмотря на то, что размах крыла был увеличен на 372 мм по сравнению со стандартным, площадь крыла уменьшилась, что привело к росту нагрузки. Самолет совершил первый полет 17 сентября 1942 года. Испытания не принесли ожидаемого результата, а 14 октября 1943 года самолет разбился, что привело к закрытию программы как неперспективной.
