Po testach samolotów planowano wprowadzenie go do produkcji seryjnej jako P-76 i wstępnie zamówiono 400 sztuk.
Pierwszy prototyp, numer seryjny 41-19501, odbył pierwszy lot 21 lutego 1942 z lotniska w Niagara Falls. Samolot był napędzany silnikiem w wersji E4 (o mocy 1325 KM) ponieważ wersja E9 nie była jeszcze dostępna. XP-39E różnił się znacząco od wcześniejszych wersji produkcyjnych P-39; kadłub samolotu był dłuższy o 20 cali (51 cm), zwiększono rozpiętość skrzydeł o 22 cale (56 cm) i miały one teraz ścięte, a nie zaokrąglone końcówki, skrzydła miały grubszy profil (NACA 0018 zamiast poprzedniego NACA 0015) i były szersze, wlot powietrza do gaźnika został przesunięta bardziej do tyłu kadłuba, zwiększono otwory wlotów powietrza w nasadzie skrzydeł oraz znacznie wzmocniono podwozie z powodu wzrostu masy samolotu - masa własna wersji XP-39E wzrosła do 6951 funtów w porównaniu do masy P-39D wynoszącej 5474 funtów (odpowiednio 2790 i 2483 kg). Wbrew temu, co sugerują niektóre źródła skrzydło samolotu nie było typu laminarnego.