Model D-Type bol vyvíjaný s cieľom nadviazať na úspech predchádzajúceho typu C, ktorý už v sezónach po roku 1953 nedosahoval predchádzajúcich výsledkov. Od neho sa D-type líšil predovšetkým úplne novú škrupinovou konštrukciou. Bola vyrobená z horčíkových zliatin, pričom motor a zavesenie v prednej časti vozidla boli nesené trubkovým rámom. Dizajn vozidla bol opäť dielom Malcolma Sayer (C-type), ktorý mal bohaté skúsenosti z práce v leteckom priemysle. Navrhol na svoju dobu veľmi aerodynamickú karosériu s plynulými a dnes už klasickými líniami. Slabšieho odporu vzduchu sa dosiahlo aj nižším umiestnením kapoty. To bolo dosiahnuté použitím suchej kľukovej skrine, separátny hornej nádržky chladiča a naklonením motora o 8 °. Nízke umiestnenie motora taktiež znížilo ťažisko celého vozu, ktorý tak získal lepšie jazdné vlastnosti. Skrz všetko je koeficient odporu vzduchu 0,5 z dnešného pohľadu vysoký aj na osobné automobily.
Pohon vozidla obstarával slávny radový šesťvalec XK s objemom 3 442 cm3, ktorý používal už jeho predchodca a väčšina ostatných sériových modelov značky. Kompresný pomer bol zvýšený na 9:1 a dvojica karburátorov SU bola nahradená trojicou karburátorov Weber. Takto upravený motor dával výkon 245 koní (183 kW) pri približne 6 000 ot. / min. Max. rýchlosť dosahovala až 280 km / h, pre jazdu nad 240 km / h sa neskôr používala charakteristická plutva vybiehajúci z vodicovi opierky hlavy. D-type dostal úplne nové na zákazku vyrobené nízkoprofilové pneumatiky Dunlop. Tradičné drôtová kola bola kvôli lepšiemu chladeniu kotúčových bŕzd (Typ D bol druhým závodným vozidlom v histórii, ktorý ich použil, prvý bol typ C) nahradená zliatinovými dierovanými diskami. Úplne nová bola tiež štvorstupňová prevodovka, synchronizovaná od 2. stupňa. Podľa súdobých pravidiel pre pretekárske automobily bol kokpit vozidla vybavený symbolickým sedadlom pre spolujazdca, oddelené od vodiča pevnou prepážkou. Interiér bol rovnako ako u predchodcu veľmi stiesnený, najmä kvôli veľkému volantu a čo najväčšie úspore hmotnosti.
Na základe modelu D-Type vznikla v roku 1957 jeho cestovný verzia určená pre jazdu na bežných cestách. Voz dostal meno Jaguar XKSS a na prvý pohľad bola jasná jeho spriaznenosť s východiskovým modelom. 12. februára 1957 však postihol továreň Jaguaru v Browns Lane (Coventry) požiar, ktorý násilne ukončil výrobu tohto špeciálneho modelu. Okrem deviatich zničených vozňov XKSS boli zničené aj štyri modely D-type. Celkovo sa vyrobilo 71 exemplárov modelu D-Type (z toho 18 v továrenskej verzii) a 16 exemplárov modelu XKSS.
Jaguar D-Type sa prvýkrát predstavil v závode 24 hodín Le Mans v roku 1954. Nové závodné vozidlo s označením XKC 401 pilotovaný dvojicou Rolt / Hamilton skončil druhý len o 105 sekúnd za víťazným Gonzálesovým Ferrari. Na vine bolo nečistotami zanesené palivo, vďaka ktorému sa znížil výkon motora. Ale už v dvanásťhodinovom závode vo francúzskej Remeši konanom o mesiac neskôr si D-type došiel pre dvojité víťazstvo.
V roku 1955 štartoval v Le Mans D-Type s predĺženou prednou časťou zvyšujúce max rýchlosť nazývanú long nose ("dlhý nos"). Došlo aj k úprave motora v hlavách valcov. V tomto roku typ D prvýkrát zvíťazil zásluhou jazdcov Bueb / Hawthorn, avšak celý závod bol poznamenaný netragičtější havárií v dejinách motošportu. Vznikla zrážkou do boxov zajíždějícího vozidla Austin Healey a Mercedesu 300SLR pilotovaného Pierrom Leveghem, ktorý bol aj so svojim vozidlom vymrštený na blízku divácku tribúnu. Zahynul Levegh a ďalších viac ako osemdesiat divákov. Kvôli tejto nehode bol zo závodu stiahnutý druhý mercedes pilotovaný Fangiem a Moss idúci na priebežnom prvom mieste.
V roku 1956 získal víťazstvo v Le Mans Jaguar D-Type britskej stajne Ecurie Ecosse. Dva automobily továrenského tímu havarovali už v prvých kolách závodu a víťazi minulého ročníka skončili na šiestom mieste. Aj s prispením tohto neúspechu a prílišným preťažovaním vývojového oddelenia, ktoré bolo potrebné pre prácu na osobných modeloch, sa vedenie automobilky v októbri 1956 rozhodlo stiahnuť zo závodnej scény. Posledné vyrobené kusy typu D boli predané maštali Ecurie Ecosse.
Tá sa v roku 1957 zúčastnila Le Mans s dvoma Jaguar D-Type a došla si pre dvojité víťazstvo. Na prvom mieste došla dvojica Flockhart / Bueb s vozidlom s 3,8 litrovým motorom. Tretie miesto obsadil D-type francúzskej súkromné stajne Equipe Los Amigos a štvrtú pozíciu získal aj D-type belgického národného tímu. V roku 1958 bol povolený objem motora pre automobily štartujúce v Le Mans znížený na tri litre, vďaka čomu už nebol predtým víťazný stroj konkurencie schopný. Naposledy sa bez úspechu Jaguar D-Type objavil v Le Mans v roku 1960.
