Последние экземпляры истребителей серии D, подобно экспортным английским P-322, получили ленты-обтекатели, закрывавшие стык центральной гондолы с крылом. В кабине устанавливали прицел L-3 компании «Линн Инструмент», а фотокинопулемет перенесли из носка гондолы пилота в левый пилон для подвески бомбы. Дело в том, что на ранних P-38 качество контрольных фильмов сильно страдало из-за вибраций, возникавших при одновременной стрельбе из четырех пулеметов и пушки. На нижней поверхности левой консоли появилась выдвижная фара для ночных полетов.
Истребители из 1 FG принимали участие в крупномасштабных учениях, проведенных американской армией в сентябре 1941 г. в штатах Луизиана, Северная и Южная Каролина. Самолеты сторон получили специальные опознавательные знаки: белый или красный крест на фюзеляже. Истребители P-38 несли большие кресты на передней части центральной гондолы. В день вступления США во Вторую мировую войну USAAF располагали 69 боеспособными «Лайтнингами».
На Европейском театре войны первую победу в воздухе на истребителе P-38D одержал 14 августа 1942 г. второй лейтенант Эльза Шахан из 27-й истребительной эскадрильи (27 FS Fighter Squadron). Он добил поврежденный пилотом P-40 немецкий четырехмоторный самолет-разведчик FW-200 «Кондор», отправив последнего на дно Северного моря.
От ранних вариантов P-38Е отличался также новой радиостанцией SCR-274N. Взамен одного большого воздухозаборника в верхней части балки над крылом были установлены три малых: средний для обогревателя кабины и два крайних для турбокомпрессора. В конструкцию корпуса турбокомпрессора ввели экраны, предотвращавшие попадание оторвавшихся (вследствие аварий или боевых повреждений) лопаток турбин в кабину пилота. На последних машинах модификации E пустотелые стальные лопасти винтов были заменены дюралевыми производства фирмы «Кертисс Электрик». Важным, но малозаметным внешне мероприятием стало изменение соотношения площадей стабилизатора и руля высоты, которое положительно сказалось на управляемости машины. Некоторые «Лайтнинги» модели Е получили подцентропланные бомбодержатели D-820, на каждый из которых можно было подвесить топливный бак емкостью
300 галлонов (1140 л), однако чаще применялись более скромные по емкости 155-галлонные (586 л) или 165-галлонные (625 л).
Несколько P-38Е были переделаны в экспериментальные машины. Так, на самолете с зав. номером 41-1983 испытывались новые маслорадиаторы и воздухо-воздушные радиаторы (интеркулеры), впоследствии внедренные в серию на самолетах модификации J. Другой самолет, с зав. номером 41-1986, получил приподнятые вверх хвостовые балки в рамках отработки элементов конструкции поплавкового гидроплана на базе «Лайтнинга». Третья машина, с зав. номером 41-2048, была использована для проведения летных экспериментов с ламинарным крылом; экспериментатор располагался в тесной кабинке, смонтированной позади кабины пилота.
На протяжении 1941 г. компания «Локхид» изготовила 207 самолетов «Лайтнинг», включая 12 типа YP-38, 66 типа P-38/P-38D, 43 «экспортных» P-322 и 86 машин P-38Е. В следующем году она выпустила еще 224 экземпляра P-38Е, причем часть из них была сразу же переоборудована в фоторазведчики. Первые два таких самолета, получивших обозначение F-4-1-LO, построили еще в декабре 1941 г., а остальные 97 машин в 1942 г.
В ноябре 1941 г. истребители P-38Е стали поступать в 54-ю истребительную эскадрилью, которая вскоре приняла участие в Алеутской оборонительной операции. Здесь эти самолеты попытались приспособить к суровым условиям Арктики (проект «Снежный человек»). В частности, предпринималась попытка установить самолеты P-38Е на лыжи.
Еще весной 1942 г. истребители 54-й эскадрильи впервые столкнулись с воздушным противником над Тихоокеанским театром военных действий, но боевой успех пришел гораздо позднее. Только 4 августа 1942 г. лейтенант Стэн Лонг открыл боевой счет уничтоженных «Лайтнингами» самолетов противника, сбив на своем P-38Е японскую четырехмоторную летающую лодку «Каваниси» H6K «Мейвис» над Датч Харбором.
В конце 1942 г. компания «Локхид» организовала на ремонтном заводе Лэнгфорд Лодж в Северной Ирландии переоборудование части уцелевших к тому времени истребителей модификации E в вариант G путем замены двигателей и некоторого другого оборудования.
Между тем выпуск P-38 все увеличивался. В начале 1942 г. фирма «Локхид» и ее филиал «Вега» располагали крупнейшими в США мощностями по производству самолетов. Общая площадь пола цехов предприятий составляла 340 000 м2. Заводы были закамуфлированы специалистами по маскировке и с воздуха выглядели как безобидные рощицы, поселки коттеджей и т. п. В Калифорнии на одном из предприятий фирмы, учитывая прекрасные погодные условия этого штата