Трудности в реализации программы создания истребителя-перехватчика F-89 Scorpion, побудили USAF выдвинуть требования на новый истребитель-перехватчик. North American, оперативно отреагировав, предложила свой вариант самолета из семейства Sabre - F-86D. Работы над этой модификацией (проект NA-164) начались 28 марта 1949 г. Окончательный вариант получил фирменное обозначение NA-165. F-86D имел новый, больших размеров, фюзеляж, в котором устанавливался двигатель J47-GE-17 (тягой на форсаже 3402 кгc) и радиолокационная станция AN/APG-36. Антенна радиолокатора размещалась в носовой части фюзеляжа, в обтекателе, расположенном над воздухозаборником двигателя. Была увеличена площадь киля, применен цельно поворотный стабилизатор и установлен новый фонарь, откидная часть которого поднималась вверх, а не сдвигалась назад как у предшественников. Конструкция крыла осталась прежней, однако оно было усилено. Изменения коснулись и вооружения самолета. Произошел отказ от стрелкового вооружения в пользу 24-х неуправляемых реактивных снарядов Mighty Mouse, размещенных в автоматически выдвигаемой пусковой установке, расположенной под воздухозаборником двигателя. Столь существенные изменения в конструкции F-86D по сравнению с F-86A побудили руководство к присвоению ему нового обозначения - F-95A, однако летом 1950 г. самолету вернули его прежнее обозначение - F-86D.
Официальный заказ на два прототипа YF-86D и 122 серийных F-86D фирма получила 7 октября 1949 г. Первый полет прототипа состоялся 22 декабря 1949 г. У спешные испытания самолета способствовали признанию за ним основной роли в системе ПВО США. В целом было закуплено 2504 самолета этого типа. Первые серийные F-86D начали поступать в войска в марте 1951 г., где им дали название "Sabre Dog".
Кроме нужд USAF, F-86D поставлялись в Данию (50 самолетов в 1958 г.), Грецию (50 самолетов в 1958 г.), Японию (50 самолетов в 1959 г.), Югославию (130 самолетов в 1961 г.), Южную Корею (40 самолетов), Турцию (50 самолетов в 1959 г.), Филиппины.(20 самолетов в 1958 г.) и Тайвань (18 самолетов).