В конце 1940 года командование истребительной авиации было всерьез обеспокоено повторением «Битвы за Англию» весной-летом 1941 года. При этом не исключалась возможность того, что противник применит более совершенные истребители и бомбардировщики, развивающие большую скорость и способные действовать на больших высотах. Разведчики «Юнкере Ju 86P», оснащенные высотными двигателями, уже действовали безнаказанно над Великобританией, поднимаясь на высоту более 11500 м. В начале 1941 года штаб ВВС решил начать выпуск истребителей «Спитфайр V» вместо «Спитфайр III». Первоначально «Спитфайр V» рассматривался как временное решение, выпуск которого следовало продолжать до появления ожидавшегося высотного истребителя «Спитфайр VI», оснащенного гермокабиной.
Самолет Mk.V представлял собой планер МЫ или Mk.II с усиленной моторамой, на которую установили мощный двигатель «Мерлин 45». Главной наружной особенностью, отличавшей Mk.V от предыдущих образцов, был увеличенный маслорадиатор с круглым воздухозаборником вместо полукруглого, как было прежде.
Первые Mk.V строили, переделывая серийные МЫ и Mk.II. Джеффри Квилл впервые облетал «Спитфайр V» Х9422 20 февраля 1941 года. В этом же месяце полетел второй «Спитфайр V» — К9788, оснащенный двигателем «Мерлин 45». Этот самолет направили для испытаний в Боском-Даун.
Серийно «Спитфайры V» выпускались в двух вариантах: Mk.VA и Mk.VB — пулеметном и пушечном. Всего собрали 94 Mk.VA, после чего их выпуск свернули в пользу пушечного варианта. В 1941 году истребители «Спитфайр VB» массовой серией выпускались фирмами «Супермарин» и «Уэстленд», а также заводом в Касл-Бромвич.
Истребители Mk.V появились в тот момент, когда командование истребительной авиации постепенно переходило от обороны к наступлению. Поэтому самолеты этого типа все чаще появлялись над Францией и Бельгией, занимаясь свободной охотой или сопровождая английские бомбардировщики. Поскольку радиус действия самолета был слишком малым, начались работы по созданию подвесных сбрасываемых баков объемом 135 л (30 галлонов) и 203 л (45 галлонов). Бак вплотную подвешивался к днищу фюзеляжа.
В октябре 1941 года появился Mk.VC, который походил на Mk.VB, но имел усиленное крыло, конструкция которого напоминала крыло Mk.III. Это было так называемое универсальное крыло, в которое можно было установить любую конфигурацию вооружения: восемь пулеметов, две пушки и четыре пулемета, четыре пушки. Боекомплект пушек у Mk.VC составлял 120 выстрелов на ствол, тогда как на Mk. VB был всего 60 выстрелов на ствол. На Mk.VC колеса шасси выдвинули на 5 см вперед, как на Mk.III.
В июне 1941 года Германия напала на Советский Союз, поэтому стало ясно, что новых налетов на Великобританию не последует. Поэтому «Спитфайр VI», оснащенный гермокабиной, в крупную серию не пошел. Оказалось, что создаваемый в качестве временной меры Mk.V вполне отвечает требованиям командования истребительной авиации. Поэтому серийный выпуск самолета продолжился.
Как уже говорилось, до конца 1941 года «Спитфайр V» состоял на вооружении почти всех истребительных эскадрилий Королевских ВВС на территории Англии, но ни один из них не попал на Средиземноморский ТВД, где шли основные бои с участием английских войск. Чтобы применять «Спитфайры» в условиях пустыни, его следовало оснастить эффективным воздушным фильтром. Без такого приспособления пыль, попадавшая в карбюратор, приводила к быстрому износу цилиндров. Первоначально воздушный фильтр установили под двигателем, в результате образовалась характерная борода, которая съела около 13 км/ч скорости и около 2,8 м/с скороподъемности у земли.
В конце 1941 года разработали большой 405-литровый (90 галлонов) подвесной сбрасываемый бензобак. Впервые его использовали оперативно 7 марта 1942 года во время операции «Споттер» — доставки на Мальту 15 «Спитфайров VB» в тропическом варианте. Самолеты предполагалось выпустить с палубы авианосца «Игл» у побережья Алжира. При этом перебазировании самолеты пролетели 1060 км.
В течение всей войны предпринимались попытки повысить боеспособность «Спитфайра». В конце 1941 года удалось устранить один из крупных недостатков истребителя — нестабильную работу двигателя при резких маневрах. На фирме «Роллс-Ройс» разработали новый тип карбюратора, в котором поплавок заменили мембраной. Новый карбюратор впервые установили на «Спитфайр VB» (W3228). В декабре 1941 года самолет прошел испытания в Боском-Даун. Результаты оказались многообещающие. В рапорте сообщалось: «Мембранный карбюратор превращает «Спитфайр V» в отличную боевую машину, поскольку позволяет проводить активные маневры, связанные с серьезными перегрузками. Теперь самолет может проводить такие маневры, которые невозможны были на самолете с поплавковым карбюратором. Но следует помнить, что значительные или продолжительные перегрузки приводят к падению давления масла в двигателе, что может привести к повреждению двигателя, если полет в экстремальных условиях продолжается слишком долго. Этот недостаток сильно не сказывается на нормальном боевом применении истребителя. Тем не менее, следует предупредить пилотов о возможности повреждения двигателя при длительном активном маневрировании на самолете с мембранным карбюратором».
Мембранный карбюратор применялся на двигателях «Мерлин» 50-й серии, который ставили на «Спитфайры V» поздних выпусков.
Но и немцы не дремали. В начале 1942 года стало ясно, что «Спитфайр V» уступает новому «Фокке-Вульфу 190А». В июне 1942 года один Fw 190 по ошибке сел на английском аэродроме. В результате у англичан появилась возможность провести сравнительные испытания немецкого истребителя с английскими машинами. Выяснилось, что «Фокке-Вульф» превосходил «Спитфайр» в максимальной скорости, скороподъемности, скорости пикирования и скорости поворота вдоль продольной оси. К счастью для командования истребительной авиации люфтваффе в этот период не проявляло большой активности на Западном фронте, поэтому немцы не смогли полностью использовать потенциал своих новейших истребителей.
Ответом на Fw 190 должен был стать «Спитфайр» с двигателем «Мерлин 61». Но и у «Спитфайра V» оставались резервы, позволявшие повысить его шансы уцелеть при встрече с «Фокке-Вульфами», особенно у земли. Прежде всего самолету укоротили крылья, сняв законцовки. В результате размах крыла уменьшился до 9,91 м, а площадь до 21,46 м2 (всего на 1,02 м2). В результате самолет стал гораздо живее крутить бочку, немного повысилась максимальная скорость, скорость пикирования и улучшилась динамика разгона на высотах до 3000 м.
Следующим шагом была установка на самолет двигателя «Мерлин 50М», оптимизированного для небольших высот. От «Мерлина 45» он отличался только урезанным ротором наддува, который давал максимальное давление 12,4 гПа на высоте всего 1800 м, что обеспечивало самолету скорость 560 км/ч, то есть почти как у «Фокке-Вульфа». Соединение укороченных (clipped) крыльев и урезанного (cropped) ротора наддува дало «Спитфайр LF.V», который неофициально называли «Спитфайр укороченный и урезанный». Иногда эту модификацию называли еще жестче: коротким обрезанным сифилитиком (clipped cropped and clapped), подразумевая, что самолеты, прошедшие переделку до стандарта LF.V, как правило не отличались новизной.
В 1942 году под крыльями «Спитфайра» снова появились бомбы, впервые за семь лет, которые прошли после изменения тех-задания F.37/34. В августе 1942 года 126-я эскадрилья, дислоцированная на Мальте, приступила к налетам на Сицилию. Находившиеся на вооружении эскадрильи «Спитфайры VC» несли под крыльями по одной 250-фунтовой (113-кг) бомбе. С этого момента Mk.VC и последующие модификации все шире применялись в роли истребителей-бомбардировщиков.
Первоначально все «Спитфайры» перебрасывались на Мальту с помощью авианосцев. Этот способ был тем плох, что отрывал авианосцы от выполнения их основных задач. Поэтому для «Спитфайра VC» разработали модификацию, позволявшую совершать беспосадочный перелет с Гибралтара на Мальту. Этот маршрут протяженностью 1750 км примерно равен расстоянию от Лондона до Киева. Самолеты оборудовались 130-литровым баком за сиденьем пилота, увеличенным маслобаком под двигателем и подвесным сбрасываемым баком на 765 л (170 галлонов) под фюзеляжем. На время перелета, а такие перелеты начались в октябре 1942 года, самолеты несли всего два 7,7-мм пулемета. На Мальте с самолетов снимали дополнительные баки, устанавливали тропические фильтры и остальное вооружение.
В мае 1942 года люфтваффе начало разведывательные полеты над Египтом, применяя самолеты Ju 86P, действовавшие на сверхбольших высотах. База немецких разведчиков находилась на Крите. Для перехвата разведчиков несколько «Спитфайров V» переделали в высотные перехватчики. Переделку проводили на базе ремонтного батальона в Абукире. С самолетов сняли все лишнее оборудование, подняли давление во впускном тракте двигателя, сняли все бронирование и четыре пулемета. После первых пробных полетов конструкцию самолетов еще больше облегчили. С них сняли радиостанцию и мачту антенны, штатный аккумулятор заменили более легким, на 135 л сократили обычную заправку бензином.
На самолетах «Спитфайр V» применялись крылья трех типов (А, В и С) с законцовками и без, а также девять типов двигателей «Мерлин» (45, 45М, 46, 50, 50А, 50М, 55, 55М и 56). Литерой «М» обозначался двигатель с урезанным ротором наддува, оптимизированного под небольшие высоты. «Мерлин 46» представлял собой высотную модификацию «Мерлина 45». Серия 50 отличалась наличием мембранного карбюратора. 50А и 56 были высотными двигателями, аналогами 46. 55 и 56 имели блок цилиндров из двух частей. В результате характеристики «Спитфайра V» колебались в самых широких пределах. Кроме двигателя на скоростные качества влияло наличие или отсутствие тропического фильтра, а также другие особенности в конструкции самолета. В 1943 году в Фарнборо провели серию испытаний самолета «Спитфайр VB» (EN946). В конструкцию самолета вносились изменения, которые влияли на его скорость, после чего изменение скорости определялось на практике. Первоначально самолет развивал 574 км/ч. Установка индивидуальных выхлопных патрубков вместо штатных сдвоенных типа «рыбий хвост» дала прирост скорости 11 км/ч. Демонтаж противообледенительной заслонки на карбюраторе дал еще 13 км/ч. Обтекатель на зеркале заднего вида добавил 5 км/ч. Демонтаж антенной мачты дал выигрыш в 1 км/ч. Выравнивание отверстия сброса гильз с поверхностью крыла добавило 2 км/ч. Шпаклевка всех щелей, ровная окраска и полировка передней кромки крыла добавила 10 км/ч. Полировка остальной поверхности самолета добавила 5 км/ч. В итоге все эти незначительные изменения позволили увеличить скорость самолета с 574 до 621 км/ ч. Как оказалось, небольшие дефекты планера могли серьезно сказываться на скорости самолета. Даже разлитое на обшивке масло, к которому прилипала гарь и пыль, создавали завихрения на обшивке, из-за которых терялась скорость. Аналогичное влияние имели повреждения красочного слоя, царапины, вмятины и заплаты на месте пробоин, особенно на передней кромке крыла.
Всего на заводе в Касл-Бромвич, рассредоточенной фирме «Супермарин» и фирме «Уэстленд» выпустили около 6500 «Спитфайров V» всех вариантов. Кроме того, около 180 самолетов Mk.I и II также переделали до стандарта Mk.V, путем установки на них двигателя «Мерлин 45».