多炮塔主義
英格伍德生產線從第65架“米切爾”開始轉產B-25B（NA-62B），該機與A型的不同之處是根據歐洲的空戰報告而大大加強了自衛火力。
外觀上B-25B的最明顯不同是在后機身機背安裝一座本迪克斯L型動力炮塔，內置兩挺12.7毫米機槍。此外在機腹還安裝了一座同樣內置兩挺12.7毫米機槍的本迪克斯遙控炮塔，在不用時炮塔可以收入機腹，收納狀態下機槍槍管可放入機腹開槽。
本迪克斯L型動力炮塔
B-25B復雜的炮塔系統
“米切爾”機組都不喜歡可收放機腹炮塔，因為只能通過安裝炮塔頂部的一個由棱鏡和反射鏡組成的復雜潛望鏡系統進行瞄準，機槍手需要呈跪姿低頭觀察潛望鏡，并用雙手遙控機槍的射擊。瞄準潛望鏡使用起來非常笨拙和繁瑣，而機槍手只能以尷尬的跪姿通過瞄準具向外窺視，看不見自己手部的操作也看不見槍管，在用瞄準具跟蹤敵機時往往會感到頭暈，嚴重時甚至會失去方向感，無法進行射擊。此外，炮塔完全放下耗時長達55秒，如果放下速度過快，控制收回的機構可能就完蛋了，使炮塔無法收回，于是產生巨大的空氣阻力。另外在條件惡劣的機場起飛時，炮塔表面會被泥巴和灰塵覆蓋，影響瞄準。該炮塔系統被認為缺點遠大于優點，作戰部隊在外場一般會拆除這個累贅，不僅可以減重272千克，空出的地方還能放一個遠程副油箱。
B-25B機腹炮塔的收起與放下狀態
B-25B的自衛武器在其他方面改動不大，取消了B-25/B-25A的腰部7.62毫米機動機槍，減小了腰部兩側窗口的尺寸。機鼻投彈手仍操作一挺12.7毫米機槍，取消了尾部的12.7毫米機槍，并縮小了尾部臥艙尺寸，成為一個尾部的臥姿觀察艙，在最末端安裝了一個透明帽。此外還取消了尾部裝甲。
B-25B的改進主要集中在后機身，除增加炮塔外，還取消了尾部機槍
B-25B的機組還是5人，分別是正副飛行員、投彈手/機鼻機槍手、導航員/背部炮塔機槍手、無線電操作員/腹部炮塔機槍手。B-25B的長度從B-25A的16.49米減小到16.13米，因為加裝了炮塔，空重增加到9072千克，總重增加到12909千克，使性能進一步降低，最大速度在4570米降到了483公里/小時。
1941年8月美國陸航接收了首批14架B-25B，第17大隊仍然是首批裝備該機的部隊。到1941年12月7日的珍珠港事件時，北美已經交付了130架轟炸機。隨著1942年7月最后一批120架B-25B的交付，北美完成了第一份184架NA-62的合同。
北美公司制造的首架B-25B
第17大隊的B-25B
奇襲東京
B-25“米切爾”參加的最著名的行動就是杜利特轟炸東京了。當時美國政府決定在1942年初實施這次行動，以提升太平洋戰爭開始以來屢遭打擊的國民士氣。
珍珠港事件后不久，美軍就開始計劃對日本本土實施報復性打擊。與人們通常認為是詹姆斯·杜利特中校提出奇襲東京設想相反，美國海軍上校弗朗西斯·洛首先提出了讓以中型轟炸機從航母起飛轟炸東京的奇思妙想。弗朗西斯是海軍上將金的參謀，他向金的航空官員鄧肯上校匯報了該設想。鄧肯覺得這個方案可行，于是轉交給老板。海軍上將對這個設想很熱心，命令鄧肯上校向陸航阿諾德將軍匯報。阿諾德將軍為此咨詢他的特別計劃軍官詹姆斯·H·杜利特中校。杜利特當時已經是一位著名飛行家，在飛行賽事中戰功卓著，他看到該設想后眼前一亮，立即表示要參加這次不朽的奇襲。
奇襲東京計劃的始作俑者弗朗西斯·洛
美國陸軍和海軍迅速秘密啟動了“東京計劃”，杜利特中校和鄧肯上校分別作為各自軍種的計劃負責人。杜利特中校負責訓練轟炸機機組，他們將從“大黃蜂”號航母起飛轟炸日本。中型轟炸機在航母上起飛時可行的，但卻無法返回航母，所以B-25在轟炸東京后要穿越日本在中國東部省份降落，然后幸存的轟炸機5將繼續飛到緬甸接受史迪威將軍的指揮。
秘密計劃需要掛載907千克炸彈轟炸機從航母起飛后能飛行3860千米，因此候選機型只有馬丁B-26“劫掠者”和北美B-25“米切爾”，由于后者起飛性能更好，所以B-25最終入選。
當時唯一裝備B-25的部隊就是第17轟炸大隊，該大隊提供了24架B-25B以及志愿機組，小伙子們被告知這是一次在敵眾我寡環境下進行的非常危險的絕密任務。
1942年2月3日兩架“米切爾”從“大黃蜂”號航母起飛，證明了該計劃的可行性。志愿者們來到佛羅里達州埃爾金機場進行訓練，此時他們還不知道具體的轟炸目標，只是埋頭于短距起飛訓練。最后他們發現在理想的逆風情況下，B-25的起飛滑跑距離可以短至137米。
在埃爾金機場進行短距起飛訓練的B-25B
B-25B也針對任務進行了改裝，因為奇襲主要是在低空飛行，所以拆除了機腹炮塔，減重272千克。機身內加裝了額外的油箱，將載油量增加到4509升，其中機翼油箱2445升，彈艙油箱852升，彈艙上方夾層中的可折疊油箱還可容納606升，機腹炮塔位置副油箱606升，機艙內還備有10個19升油桶。飛機還拆除了保密的諾頓轟炸瞄準軍以避免落入日本人手中，取而代之的是更適合低空轟炸的臨時瞄準具。B-25B在任務中將掛載4枚227千克炸彈，為了迷惑6點鐘方向的日本戰斗機，尾部安裝了兩根漆成黑色的木棍以模擬機槍。全副武裝的B-25B起飛重量約為14061千克。
登上“大黃蜂”號的B-25B，尾部機槍就是兩根被漆成黑色的木棍
訓練結束后，機組們來到了加州麥克萊倫機場，4月1日機組離開麥克萊倫前往舊金山的阿拉米達海軍基地。在此16架B-25B全部吊運被到航母上，所有接受訓練的機組（包括備份機組）也都登艦。4月2日特遣隊駛向日本。
任務前杜利特中校將此前日本政府授予自己的勛章系在炸彈上，準備還給日本人
但是由于遭遇日本偵察船，B-25B被迫從距離原定地點644千米的海域起飛。1942年4月18日杜利特中校率先從“大黃蜂”號升空，其余15架B-25B緊接著杜利特飛向1127千米外的日本本土。
被迫提前起飛的B-25B
“米切爾”成功轟炸了神戶、橫濱、名古屋、東京的目標，投彈高度約457米，沒有飛機被擊落。但是接近中國大陸時因惡劣的天氣機組們沒有找到預定降落機場，11架飛機的乘員跳傘，4架迫降，還有1架（40-2242）飛到海參崴，蘇聯扣留了飛機和機組。
B-25在轟炸中拍攝的橫須賀軍港
參加行動的所有16架B-25全部損失，7人受傷，3人犧牲。日軍抓住了其中8人，只有4人幸存到戰后。降落在日占區的其他機組在中國人民的幫助下安全轉移，為此日軍進行了血腥的報復。
被中國軍民救出的杜利特及其機組
一開始杜利特告訴機組們他覺得這次任務已經徹底失敗，估計回國后會受到軍事法庭的審判。因為這次行動損失了所有的飛機，對日本造成的損害卻微不足道。但他卻沒有想到，奇襲東京對提升美國人民的士氣起到了不可估量的作用，尤其是美軍在太平洋戰爭初期的節節敗退形勢下。該行動也揭露出日本本土的嚴重防空漏洞，為此日本把原本要部署在所羅門地區的4個一線戰斗機大隊留在了本土，減輕了美軍的壓力。杜利特回國后收到了英雄般的歡迎，然后晉升為準將，并獲得榮譽勛章，開始擔負起更大的責任。
奇襲東京航線圖
在奇襲東京的第25周年時，B-25D-30 43-3374被改裝成杜利特座機B-25B 40-2344，保存在俄亥俄州代頓市萊特·帕特森空軍基地的美國空軍博物館。
美國空軍博物館內重現的B-25B起飛前場景
大規模生產
B-25C是第一種大規模生產的“米切爾”。在完成了B-25/A/B的生產合同后，北美又獲得了一份在英格伍德工廠生產1625架B-25C的合同，以及一份在堪薩斯城新工廠生產2290架相似的B-25D的附加合同。
B-25C是第一種大規模生產的“米切爾”
B-25C在外觀上基本與B-25B一致，換裝了帶華立1685HA化油器的R-2600-13“雙旋風”發動機，而B-25B配備的是本迪克斯·斯特隆伯格PD-13E-2化油器。本迪克斯化油器雖因易于維護而更受青睞，但防冰性能不好。此外B-25C還增加了防冰和除冰系統，在左翼內增加了一套斯圖爾特-華納座艙加熱器，電氣系統也改成24伏標準。
B-25C的武器與B型相同，機腹炮塔在裝備部隊后也往往被拆除。B-25C引入了安裝在機尾下方的新型實心滑撬，取代了之前型號的彈簧滑撬，并被后繼型號所繼承。在之前的B-25上，發動機排氣管水平向后一直延伸到機翼前緣處，B-25C則縮短了排氣管，只露出很短一截。B-25C的燃油專在內側機翼的4個油箱中，總容量2536升，此外轉場時彈艙內還可安裝一個1950升的副油箱，使總載油量增加到4486升。
從B-25C 41-12817開始，導航員艙頂部增加了一個氣泡觀察窗，同時機背換裝了帶電機放大器的本迪克斯炮塔，增加了化油器空濾。此外在外翼段增加容量1151升的油箱，時載油量增加到3687升。
B-25C-1批次增加了翼下炸彈掛架，可掛載6~8枚45千克~147千克炸彈，此外還在機腹增加了一個可掛載907千克570毫米短魚雷的掛架，當然掛了魚雷后就無法在彈艙內掛炸彈了，不過可安裝彈艙油箱。在實戰中，“米切爾”掛著魚雷攻擊日艦的情形很少見，卻大量使用翼下掛架掛載45千克~147千克炸彈。
B-25C-5批次取消了機鼻的7.62毫米機槍，取而代之的是一挺機鼻12.7毫米活動機槍，并在機鼻右側安裝一挺12.7毫米固定機槍，通過玻璃上的小孔向前射擊。該機同時還裝備了更好的防寒設備。
B-25C-5的機鼻機槍改進
B-25C-5進一步改進排氣管。B-25B和早期的B-25C的排氣管會產生明顯的排氣火焰，不利于夜間行動。該問題嚴重到以至于“米切爾”被禁止參加可能存在敵機的夜間行動。早期型號B-25每個汽缸的排氣通過集氣環收集在一起，由發動機外側的一根排氣管排出。為了解決排焰問題，北美測試了多種排氣方案，其中最有效的就是使用多根排氣管取代單一排氣管。這種矩形消焰排氣管也被稱為“手指”型排氣管，幾根一組從外側發動機散熱腮片后緣伸出。“手指”型排氣管消焰效果明顯，但因工藝問題在使用中大面積開裂。部分B-25C在交付戰區時還是安裝了傳統集氣環排氣管，或者換裝-15批次引入的克萊頓S形排氣管。
B-25C-10批次引入了AM羅經遙示器，增加了額外的座艙加熱器，并改進了機腹炮塔瞄準具的掃描棱鏡。
B-25C-15批次引入了克萊頓S形排氣管，每個汽缸都配備獨立排氣管，為此在發動機罩對應部位增加了鼓包以容納排氣管，形成外形復雜的整流罩。這些鼓包導致該機的速度輕微下降，不過具有良好的消焰效果，還是可以接受的。B-25后續型號都繼承了該排氣管。“米切爾”機組不是很喜歡克萊頓排氣管，因為增大了座艙的排氣噪音。同時該批次還引入了液壓起落架應急放下機構。
克萊頓S形排氣管導致發動機罩外形修改
1943年2月北美根據新合同開始生產NA-96（B-25C-20）。
B-25C-25引入“清晰”風擋，并為轉場提供了額外的油箱，在后機身的一組油箱中可裝載473升燃油，彈艙內可裝一個814升自密封油箱，并且為每兩架飛機提供一個1268升的金屬可拋式彈艙油箱。
B-25C 43-32732安裝了特殊的彈艙掛架用于掛載機載火焰噴射器，但具體測試結果不明。
第一架B-25C在1941年12月交付，直到1943年5月最后一架即第1619架B-25C才交付完畢。
