27 июня 1941 г., ещё до того как XP-39 поднялся в воздух, командование ВВС армии США заказало фирме «Белл» два образца нового истребителя с мотором V-1710 с двухступенчатым наддувом и увеличенным по сравнению с P-39 размахом крыла (причём ламинарного). Видимо, с этого момента коллектив, возглавляемый Дж. Стриклером и Д. Фабриевым, приступил к разработке проекта «модели 33». Военные присвоили истребителю обозначение P-63.

Машина сохранила весьма своеобразную общую компоновку «Аэрокобры». Мотор V-1710 размещался в центральной части фюзеляжа, за кабиной лётчика. Одним из недостатков P-39 американцы и англичане считали одноступенчатый нагнетатель, неэффективный на больших высотах. Но компания «Аллисон» не стала создавать для своего двигателя сложный и требующий длительной доводки двухступенчатый агрегат, подобный тому, что «Роллс-Ройс» сделала для своего «Мерлина». Американцы обеспечили первую ступень наддува дополнительным отдельным нагнетателем, приводившимся от коленвала через гидромуфту. Эта муфта позволяла осуществлять плавное регулирование наддува без скачков.

Воздух к нему подавался через заборник, выставленный вверх за фонарём кабины. Водяные и масляные радиаторы располагались в каналах внутри фюзеляжа, входные окна которых находились в передней кромке в корневой части крыла. Двигатель вращал длинный вал, проходивший под полом кабины. С другого конца вал присоединялся к массивному редуктору, выполнявшему одновременно функции бронезащиты.

Конструкторы сохранили трёхколёсное шасси с необычно длинной передней стойкой, только усилив его. Остались и «фирменные» двери автомобильного типа, стёкла в которых поднимались и опускались. Но фюзеляж в целом претерпел существенные изменения. При этом старались избавиться от недостатков, выявленных на P-39. Одним из серьёзных дефектов «Аэрокобры» являлся существенный сдвиг центровки самолёта назад после израсходования боезапаса, что при неаккуратном пилотировании могло спровоцировать срыв в штопор. На «модели 33» фюзеляж сместили вперёд относительно крыла, одновременно удлинив его хвостовую часть. Носовую часть заострили и полностью переделали капотирование отсека вооружения. Теперь, сняв три панели, можно было легко подобраться к пушке, пулемётам и патронным ящикам.

Вооружение предусматривалось весьма мощное: 37-мм пушка стреляла через полый вал редуктора, над ней в фюзеляже стояли два синхронных 12,7-мм пулемёта, а ещё два располагались в гондолах под крылом. Под фюзеляжем разместили бомбодержатель, рассчитанный на подвеску одной бомбы в 227 кг; вместо неё можно было закрепить дополнительный сбрасываемый топливный бак ёмкостью 284 л.

Крыло по конструкции значительно отличалось и от крыла обычной «Аэрокобры», и от XP-39E. Оно имело размах, более чем на метр превышавший размах крыла P-39, и заканчивалось округлыми законцовками.

Полностью переконструировали вертикальное оперение. Оно получило совершенно иные очертания с прямой задней кромкой руля направления.

Боевая живучесть самолёта повышалась применением бронезащиты. Бронеспинка кресла плюс набор плит и бронестекло в козырьке вместе тянули на 40 кг.

Первый экземпляр XP-63 построили в конце ноября 1942 г. На нём стоял мотор V-1710-47 мощностью 1325 л.с. и четырёхлопастной воздушный винт. Несмотря на то что вооружение на самолёте полностью отсутствовало, еле-еле удалось вписаться в ограничения по взлётному весу, установленные заданием. Оно требовало вес не более 3405 кг, а реально получилось 3399 кг (некоторые источники указывают даже цифру 3416 кг). Истребитель впервые поднялся в воздух 7 декабря в Буффало. После очень кратких заводских испытаний машину перегнали на авиабазу Мюрок, где за неё взялись военные испытатели.

Отзывы о самолёте были очень неплохими. Уже в начале испытаний получили скорость 651 км/ч. Но досконально определить данные истребителя не смогли — 28 января 1943 г. первый XP-63 разбился. При заходе на посадку у него отказалось выпускаться шасси. Приземляться на «брюхо» с почти полными бензобаками летчик Дж. Вулэмс побоялся. Несколько часов он ходил по кругу, вырабатывая горючее. Пока «Кобра» кружилась над аэродромом, солнце село. Приземляться Вулэмс стал уже в темноте. То ли он устал, то ли перенервничал, но в результате перепутал огни в начале полосы и в конце неё. На посадке самолёт врезался в рощицу небольших деревьев и был разбит вдребезги. Пилот, однако, вылез из обломков самостоятельно и существенно не пострадал.

Второй XP-63, почти идентичный предшественнику, вывели на испытания 5 февраля (по другим данным — 4 марта). Он «прожил» немного дольше первого: 25 мая в полёте разрушился клапанный механизм двигателя. По другим сведениям — произошёл обрыв шатуна, что для «Аллисона» было довольно типично. Пилоту удалось спастись.

После потери обоих опытных образцов военные в июне 1942 г. предписали как можно быстрее довести до лётного состояния третий экземпляр, исходно предназначавшийся для статических испытаний. Эта машина с обозначением XP-63A отличалась от двух предыдущих. На ней поставили мотор V-1710-93 и усовершенствовали выхлопную систему. Теперь на каждом борту было по 12 патрубков (по одному на каждый выхлопной клапан) вместо шести (по одному на цилиндр). Конструкторы также изменили контуры воздухозаборника над фюзеляжем. Под крылом появились держатели для бомб или подвесных баков, ранее не предусматривавшиеся. Остекление в задней части пилотской кабины зашили металлическим листом и обеспечили электрическую подсветку. Это сделали, чтобы улучшить условия съёмки для установленной в кабине кинокамеры, которая фиксировала действия лётчика и показания приборов. Машина несла полный комплект стрелкового вооружения, включая два 12,7-мм пулемёта в подкрыльных гондолах. Взлётный вес возрос до 3478 кг. Этот экземпляр истребителя успешно прошёл программу испытаний, начатую 26 апреля 1943 г. Максимальная скорость, полученная на этой машине, равнялась 674 км/ч. Самолёт запустили в серию под обозначением P-63, позднее дополнившимся именем «Кингкобра».

Заказ на серийное производство «Кингкобр» был выдан 29 сентября 1942 г., когда ни один опытный образец ещё не летал. Первые серийные P-63A изготовили на заводе в Буффало в октябре 1943 г. До конца года построили всего 31 машину типа P-63A-1, практически идентичных опытному XP-63A, но без бомбодержателей под крыльями и фюзеляжем (самолёт не мог нести ни бомбы, ни подвесные топливные баки) и отличающимися по очертаниям подкрыльными пулемётными гондолами. Истребитель комплектовался мотором «Аллисон» V-1710-93 номинальной мощностью 1325 л.с., вращавшим четырёхлопастной пропеллер «Аэропродактс». На первых серийных истребителях сохранялись внутренние щитки шасси, навешивавшиеся на центроплане. Далее от них отказались, и часть колеса в убранном положении оставалась в полёте открытой. К крупносерийному выпуску «Кингкобр» приступили уже в начале 1944 г., их собирали на конвейерных линиях параллельно с P-39Q.