С середины 1942 года начались работы над новыми вариантами Thunderbolt. Одной из первых экспериментальных моделей был XP-47J. Самолет представлял собой облегченный и усовершенствованный вариант стандартного Thunderbolt и разрабатывался для определения верхних границ летных характеристик Thunderbolt. Проект XP-47J был предложен в ноябре 1942 года, а контракт (╧ AC-39160) на изготовление прототипа был подписан 18 июня 1943 года. В случае обнадеживающих результатов испытаний XP-47J планировалось поставить в 1944 году на поток взамен P-47D.
Наблюдающим над проектом офицером USAAF назначили капитана Джорджа Колчагоффа (George D. Colchagoff). Проект самолета внутри компании носил неофициальное название "Double Twister". Планер для XP-47J был полностью изготовлен заново и заметно отличался от планера стандартного Р-47D. Для облегчения самолета запас топлива снизили до 1085 литров. Четырехлопастный пропеллер изменяемого с помощью электропривода шага имел большой конический обтекатель. Конструкция крыла также была облегчена, а вооружение уменьшено от восьми до шести 12,7 мм пулеметов Colt-Browning M-2 с боекомплектом по 267 патронов на ствол.
XP-47J был оснащен двигателем Pratt&Whitney R-2800-57(С), размещенным внутри плотно подогнанного для снижения аэродинамического сопротивления капота. Охлаждение двигателя осуществлялось с помощью вентилятора. Первоначально планировалась установка турбокомпрессора General Electric CH-3, который впоследствии сменили на СН-5. Воздухозаборник турбокомпрессора переместили из нижней части капота двигателя в хвостовую часть фюзеляжа.
На высоте 35000 футов двигатель развивал в режиме чрезвычайной боевой мощности 2800 л.с. при 2800 об/мин, что составляло 133 % боевой мощности.
Непосредственная работа по программе началась 1 апреля 1943 года, а уже в июле был готов первый пригодный к полетам образец. Прототип получил серийный номер 43-46952 и впервые полетел 26 ноября 1943 года. 4 августа (по другим данным 5 августа) 1944 года в горизонтальном полете на чрезвычайной боевой мощности самолет достиг скорости 816 км/ч (507 миль в час) на высоте 10450 м (34300 футов), став первым самолетом с поршневым двигателем, превысившим скорость 800 км/ч. На номинальной мощности 1700 л.с. (81% от боевой мощности) самолет развивал 435 миль в час на высоте 34300 футов.
Модель J также имела более высокие характеристики набора высоты. На уровне моря скороподъемность составляла 4900 футов в минуту. Высоту 20000 футов самолет набирал за 4 минуты 15 секунд, скороподъемность на этой высоте составляла 4400 футов в минуту. Время набора высоты 30000 футов 6 минут 45 секунд. Дальность полета достигала 1075 миль. Причем столь высокие характеристики были получены без облегчения самолета. Потолок самолета превышал 46500 футов. Первоначально предназначенный для борьбы с Fw.190, рассчитанный на критическое число Маха Мкрит = 0,83, XP-47J мог составить конкуренцию даже реактивному истребителю Me-262 за счет более высоких характеристик пикирования.
Посадочная скорость самолета составила 140 км/ч, время набора высоты 4500 м - 4,5 минуты. Максимальная дальность полета достигала 1720 км, нормальная дальность - 1230 км. Нормальный взлетный вес составлял 5617 кг, максимальный - 7601 кг.
Одно время были планы запуска модели J в серийное производство, но сложности с быстрым запуском в серийное производство на 70% новой машины и появление даже более совершенного XP-72 привело к отмене этих планов. Предложение оснастить XP-47J двумя пропеллерами противоположного вращения и двигателем R-2800-61 также было отклонено.
