В 1953 г. команда Jaguar одержала свою вторую победу в Ле-Мане и получила поздравление от самой королевы Елизаветы II. Этого было достаточно, чтобы прославить марку на весь мир и надолго обеспечить стабильный спрос на её спортивные автомобили. Но Уильям Лайонс не остановился на достигнутом: он хотел повторить рекорд команды Bentley, в 1924-1930 гг. выигравшей 24-часовую гонку пять раз. Это означало, что модель C-Type будет заменена совершенно новой гоночной машиной - D-Type. По общепринятой традиции, она поступила в продажу наряду с серией XK, поэтому из 71-го произведенного в 1954-1957 гг. экземпляра 53 были доставлены клиентам. В 1957 г. из незавершённых шасси построили ещё 16 единиц дорожной модификации XK-SS.

Jaguar D-Type получил революционную конструкцию - монокок с пространственной структурой кабины и два подрамника из алюминиевых труб прямоугольного сечения с закреплёнными на них осями. Независимая передняя и зависимая задняя подвески на торсионах и дисковые тормоза на всех колёсах были унаследованы у C-Type. Специалист по аэродинамике Малкольм Сайер разработал необычный яйцевидный кузов из сплава магния и алюминия, который имел в разрезе эллиптическую форму. Чтобы сделать капот максимально низким, инженерам Уиляму Хейнсу и Уолтеру Хассану потребовалось оборудовать 6-цилиндровый двигатель DOHC объёмом 3442 см3 системой смазки с сухим картером и наклонить его на 8.5°. С тремя карбюраторами Weber его мощность составила 250 л.с., а на более поздних модификациях достигла 300 л.с. Коробка передач была синхронизирована на всех четырёх скоростях. Для повышения аэродинамической устойчивости автомобиль получил высокий хвостовой стабилизатор, объединённый с подголовником водительского сиденья. Пассажирское место было накрыто металлической панелью.

Jaguar D-Type дебютировал в Ле-Мане в 1954 г. с тремя экипажами, два из которых выбыли из-за проблем с топливными фильтрами. Третий автомобиль, управляемый Дунканом Гамильтоном и Тони Ролтом, разогнался на прямой Mulsanne до рекордных 278 км/ч и финишировал вторым, следом за Ferrari. Это было большим разочарованием для Лайонса, и в следующем сезоне, несмотря на исправление недостатков и улучшение аэродинамики, на победу D-Type уже никто не рассчитывал. Однако обстоятельства сложились иначе: после страшной аварии с участием Mercedes-Benz 300SLR, унёсшей жизни 80-ти зрителей, команда Mercedes-Benz выбыла из гонки, и Ле-Ман 1955 г. выиграл Jaguar D-Type с экипажем Майк Хоторн/Ивор Бьюб.

В 1956 г. компания сосредоточилась на разработке следующей модели E-Type, поэтому выставила в Ле-Мане только одну машину, которая заняла 6-е место. Тем не менее, гонку снова выиграл D-Type с экипажем Рон Флокхарт/Ниньян Сандерсон, только окрашенный не в заводской зелёный, а в синий цвет. Автомобиль принадлежал команде Ecurie Ecosse из Эдинбурга, которая вернулась в Ле-Ман и в 1957 г., получив поддержку Jaguar. Последний сезон оказался самым успешным для D-Type: 1-е и 2-е места заняли экипажи Ecurie Ecosse, 3-е, 4-е и 6-е - машины других команд. Это был лучший результат в гоночной истории Jaguar, к тому же D-Type снова показал на прямой Mulsanne рекордную скорость - 288 км/ч.