Chiếc XP-81 đầu tiên (số seri 44-91000) được hoàn thành vào tháng 1/1945 nhưng do việc phát triển động cơ tuabin cánh quạt gặp vấn đề nên nó chưa được lắp đặt cho máy bay. Sau đó người ta quyết định lắp một động cơ V-1650-7 Merlin hoàn thiện lấy từ một chiếc P-51D vào chỗ động cơ tuabin cánh quạt để bay thử nghiệm. Việc này mất 1 tuần và chiếc XP-81 trang bị động cơ Merlin được gửi tới căn cứ không quân Muroc, tại đây nó thực hiện chuyến bay đầu tiên vào ngày 11/2/1945. Trong suốt 10 giờ bay thử nghiệm, XP-81 cho thấy khả năng điều khiển tốt ngoại trừ việc mất ổn định hướng, nhưng nó đã được khắc phục nhanh chóng sau đó.[2]

Trong khi 13 chiếc YP-81 thuộc lô tiền sản xuất được đặt chế tạo, việc có được các đảo Guam và Saipan đã khiến các máy bay tiêm kích hộ tống tốc độ cao, tầm xa là không còn cần thiết. Do đó trước ngày VJ, hợp đồng bị hủy bỏ, vào thời điểm này 85% khối lượng công việc kỹ thuật đã được hoàn thành. YP-81 về cơ bản giống mẫu thử nhưng nhẹ hơn, có động cơ tuabin cánh quạt GE TG-110 (XT41) mạnh hơn, cánh dịch ra sau 10 inch (0,25 m), vũ khí có 6 khẩu súng máy.50 cal (12,7 mm) hoặc 6 khẩu pháo 20 mm

Sau khi XP-81 trở lại Vultee Field, động cơ tuabin cánh quạt TG-100 được lắp đặt và thử nghiệm bay tiếp tục. Tuy nhiên, động cơ tuabin cánh quạt không tạo ra được công suất như thiết kế, lực đẩy tạo ra chỉ tương tự như động cơ Merlin (1.490 hp hay 1112 kW) nên hiệu năng cũng chỉ giới hạn như khi XP-81 lắp động cơ Merlin.

Khi chiến sự chấm dứt, 2 mẫu thử tiếp tục được thử nghiệm cho đến năm 1947, sau đó chúng được đưa đi làm nhiệm vụ khác.[3][4]