Ban đầu được dự định như là một máy bay tiêm kích hộ tống tầm xa, chiếc F-82 được thiết kế để hộ tống những chiếc máy bay ném bom hạng nặng B-29 trong những phi vụ tầm xa trên Nhật Bản, trong cuộc tấn công được dự định của Mỹ vào các đảo chính quốc Nhật Bản mà thực tế đã không cần đến. Nó bao gồm một thiết kế thân đôi, giống như kiểu máy bay thử nghiệm Messerschmitt Bf 109Z "Zwilling" của Đức. Mặc dù dựa trên chiếc P-51H Mustang, thực ra nó là một thiết kế hoàn toàn mới với hai khung thân máy bay P-51H Mustang được kéo dài gắn trên một cánh giữa, đuôi và bộ cánh quạt thiết kế hoàn toàn mới, cũng như một bộ càng đáp gồm bốn bánh độc đáo. Những chiếc nguyên mẫu YP-82, P-82B và P-82E giữ lại bộ điều khiển kép trên cả hai buồng lái để cả hai phi công đều có thể điều khiển máy bay, thay phiên nhau điều khiển máy bay trong những phi vụ kéo dài. Những phiên bản tiêm kích bay đêm sau này chỉ giữ lại bộ điều khiển phía buồng lái bên trái, và đặt người điều khiển radar ở vị trí bên phải.

Mặc dù một số khung máy bay P-82B đã được hoàn tất trước khi Thế Chiến II kết thúc, đa số chúng nằm tại xưởng của North American ở California chờ đợi động cơ cho đến tận năm 1946. Kết quả là không có chiếc nào tham gia hoạt động trong chiến tranh.

Giống như chiếc P-51 Mustang, hai chiếc nguyên mẫu YP-82 đầu tiên cũng như 20 chiếc P-82B tiếp theo được trang bị động cơ Rolls-Royce Merlin của Anh. Nó cung cấp tầm bay và tính năng bay rất tốt cho kiểu máy bay này, nhưng những áp lực chính trị đã buộc North American phải chuyển việc sản xuất phiên bản tiếp theo P-82C và các kiểu sau đó sang sử dụng kiểu động cơ Allison V-1710-100 yếu kém hơn. P-82 gắn động cơ Allison có tốc độ tối đa thấp hơn và tính năng bay kém hơn ở tầm cao so với những phiên bản trước đó gắn động cơ Merlin. Những chiếc P-82B đời đầu được dùng làm máy bay huấn luyện, trong khi phiên bản "C" và mới hơn được dùng làm máy bay tiêm kích.