W P-63 zachowano ogólną koncepcję z samolotu P-39. Silnik umieszczono w kadłubie w nietypowym miejscu, blisko środka jego długości, za kabiną pilota, a podwozie było trójpodporowe z kołem przednim. Uzbrojenie mieściło się w nosie maszyny. Samolot był jednak większy od P-39. Zastosowano silnik Allison V-1710-45, taki sam jak w XP-39E, ale oprócz jednostopniowej sprężarki mechanicznej, dodano jeszcze drugi stopień w postaci turbosprężarki, co od razu poprawiło osiągi na dużych wysokościach. Ponieważ samolot był większy niż P-39 i cięższy, a możliwości poprawy osiągów przez zmniejszenie masy lub zastosowanie silnika o większej mocy były ograniczone, zdecydowano się zastosować w skrzydłach profil laminarny, który zapewniał zmniejszenie oporów stawianych przez samolot. Jako standardowego użyto śmigła czterołopatowego i odmiennie skonstruowano przód kadłuba maszyny, aby uzyskać łatwiejszy dostęp do uzbrojenia.