W marcu 1939 Grumman zgłosił Design 46 do konkursu USAAC, Circular Proposal 39-775, na wysokościowy myśliwiec przychwytujący z silnikami wyposażonymi w turbosprężarki. Według założeń konkursu, nowy samolot miał bazować na istniejącej już konstrukcji aby maksymalnie skrócić czas wymagany na wprowadzenie nowego myśliwca do produkcji. Konkurs został wygrany przez wersję rozwojową Lockheed P-38 Lightning - Lockheed XP-49, ale propozycja Grummana, została wybrana jako zabezpieczenie programu w przypadku niepowodzenia XP-49. Pojedynczy prototyp samolotu, numer seryjny 40-3057, został zamówiony 25 listopada 1939.
Projekt W projektowaniu XP-50 użyto skrzydeł i ogona z XF5F, przedłużono kadłub samolotu o ponad dwie stopy (60 cm) aby zrobić dodatkowe miejsce na uzbrojenie i chowane do kadłuba przednie koło podwozia. Poważną zmianą była zmiana silników na gwiazdowe jednostki Wright R-1820-67/69 z turbosprężarkami. W odróżnieniu od eksperymentalnych i będących jeszcze w stadium rozwojowym silników Lockheeda (Pratt & Whitney X-1800 lub Continental XI-1430) silniki wybrane przez projektantów Grummana były już w produkcji i były mniej ryzykownym wyborem.