Уже в ходе создания NA-40B была разработана экспортная модификация NA-40-7, однако военные потребовали создать еще ряд модификаций самолета. Дальнейшие работы над проектом вел коллектив, возглавляемый инженером Р.Х. Райсом и уже упоминавшимся вице-президентом фирмы Ли Этвудом. Тем временем 11 марта начался новый конкурс на средний двухмоторный бомбардировщик (Air Corps Proposal No. 39-640). По условию самолет должен был брать 1360 кг, иметь дальность полета 3220 км и максимальную скорость 480 км/ч. Самолет должен был действовать с высот 2440-4300 м, а также атаковать тактические цели, в том числе железнодорожные пути и порты. Прототип нового самолета получил обозначение NA-62. Самолет выглядел внушительно. Он в два раза превысил требуемую конкурсом бомбовую нагрузку. Места пилотов расположили рядом, а фонарь кабины плавно переходил в фюзеляж. Крылья сдвинули книзу, что позволило укоротить стойки главного шасси. Облагородили аэродинамику мотогондол, далеко выдвинув их за переднюю кромку крыла.
В конкурсе участвовали четыре проекта. Martin выставил Model 179, North American — NA-62, Douglas — B-23, a Stearman — P-23. Только две первых машины вызвали интерес у военных. Model 179, имевшая идеальную аэродинамику, была принята на вооружение как В-26 «Marauder». В сентябре 1939 года фирма Martin подписала контракт на поставку 201 бомбардировщика В-26, заработав 15.815.000 долларов. Хотя NA-62, получивший обозначение В-25, несколько уступал конкуренту, было решено дать конструкторам шанс довести машину. Инженеры North American детально проработали конструкцию самолета с целью до предела упростить обслуживание самолета и сделать возможным проведение ремонта в полевых условиях. Фюзеляж имел низкое лобовое сопротивление. Самолет получился простым в управлении и обслуживании, что упрощало подготовку экипажей и наземного персонала. В этот момент Соединенные Штаты старались развернуть свою бомбардировочную авиацию, поэтому В-25 тоже пошел в серию. Всего было заказано 184 самолета В-25 с моторами Wright R-2600. Контракт W535-ac-13258 подписали 10 сентября 1939 года. Сумма контракта составляла 11.771.000 долларов. По контракту фирма North American обязывалась доставить один самолет для испытаний на аэродром Райт-Филд к началу лета следующего года.
Вице-президент North American и руководитель конструкторского бюро быстро приступили к работе. Чтобы сократить сроки, на самолет перенесли некоторые решения, опробованные на NA-40, в том числе шасси с носовой стойкой, рулевое оперение с концевыми шайбами на горизонтальном стабилизаторе, крылья и мотогондолы с двигателями. При этом В-25 по сравнению с NA-40 имел большие габариты, отличаясь при этом большей скоростью, дальностью полета и грузоподъемностью. Площадь крыла увеличилась почти на 1 м2, а фюзеляж стал длиннее почти на 2 м. Сухая масса прототипа достигла 12712 кг, тогда как NA-40 весил не более 9080 кг. Кресла пилотов в кабине располагались бок обок, а место штурмана-бомбардира находилось под кабиной пилотов. По сравнению с NA-40 крыло сдвинули вниз. Для улучшения аэродинамики крылу придали ламинарный профиль. У основания использовался профиль NACA 23017, который переходил к оконцовкам в NACA 4409-R. Вдоль задней кромки крыла сделали небольшое утолщение (так называемый «reflex»), что не давало крылу потерять несущую способность при сваливании. В результате бомбардировщик отличался очень низкой скоростью сваливания, что позволяло ему взлетать и садиться на палубу авианосца. Передняя кромка крыла имела стреловидность 3(, какую сохранили и на серийных машинах. Скошенность крыльев вверх ухудшило аэродинамику, но эту особенность также сохранили при серийном выпуске.
Ли Этвуд предложил поставить на самолет двигатели Pratt & Whitney R-2800 мощностью 2000 л.с. Эти моторы на 300 л.с. превосходили мощностью моторы Wright «Cyclone» R-2600. Но возникла проблема, моторы R-2800 предназначались в первую очередь для истребителей. Все попытки изменить приоритеты ни к чему не привели, и на серийные В-25 ставили прежние Wright R-2600.
