在第二次世界大戰期間，雷達的發展逐漸克服了夜間空中作戰的障礙。1940~1941年間進行閃電戰的夜間戰鬥機，開始有了用武之地。
夜間戰鬥機在第二次世界大戰開始的時候，幾乎出現在每一個地方，而夜間的空中防禦，依賴於探照燈和防空炮的交叉結合。但是，至1940~1941年閃電戰的後期階段，英國已經引進第一批有效的夜間戰鬥機，它們都由地面雷達引領到一個目標飛機附近，然後發起進攻，同時還使用它們的空中雷達裝置。戰爭的剩餘時間裡，多數夜間戰鬥機都是遵循這一模式的，不過其中使用的雷達在射程和精確度上都有所提升，而擊潰它們的反制措施也變得越來越精密複雜。
英國的設計
布里斯托爾“英俊戰士”戰鬥機是英國第一款比較成功的夜間戰鬥機，與戰爭期間大多數的夜間戰鬥機一樣，這款戰鬥機也有著雙人雙座、雙引擎的設計。雙引擎的設計，使機身前端可以為雷達裝置空出地方（通常還可以裝下重型槍炮），併為克服通常因在空中同時同時還使用它們的空中雷達裝置重組的功能；第二名機組人員則是雷達操作員。這款“英俊戰士”戰鬥機大約是在1940年9月首度投入軍事行動的，並在次月獲得了第一次的成功。
從1941年開始，“英俊戰士”戰鬥機被一系列德·哈維蘭“蚊”式戰鬥機所融合，並最終取而代之。這一新款式速度很快，並且具有厚重的裝甲，通常是20毫米的加農炮和4挺機關槍，並配備了成功改進之後的雷達裝置。戰爭後期的版本，更是開始運載“鋸齒系統”去追殺同時還使用它們的空中雷達裝置。而此時，對敵方領空的夜間入侵是盟軍夜間戰鬥機部隊的主要任務。
由於對美國發起夜間突襲的可能性不大，而且美國的轟炸機部隊主要在白天行動，因而美國夜間戰鬥機的發展相對較慢。起初，同時還使用它們的空中雷達裝置鬥機和A-20“浩劫”夜間轟炸機，但是它們從1944年中期也開始進行了改進，並變成了諾斯洛普P-61“黑寡婦”戰鬥機。這是唯一一種為特定目標而建造的夜間戰鬥機，在戰爭期間被許多國家投入使用，其實際上與“蚊”式戰鬥機有著完全相同的效能、特徵和武器裝備。
德國的設計
由於要面臨戰爭中最持久的夜間轟炸攻擊，德國也不甘示弱，同樣對夜間戰鬥機的最佳化作出了許多重大舉措，但卻由於德國飛機在電子研究等方面的混亂而遭到了掣肘。早期的型別包括梅塞施米特式（Me）Bf110戰鬥機和容克（Ju）88式轟炸機。這兩者都可以攜帶重型的武器裝備，其中包括“爵士樂”向前開火的加農炮，其可以在目標飛機的下方盲點處開火。但是其體積過大，因此速度比較慢。
不同的其他型號也被相繼的投入使用，比如Me210式、容克188式和388式。其中效能最強的，也是在生產數量上十分有限的（不超過300架），當屬享克爾219型，其是在1943年夏天首度投入使用。德國也廣泛使用了未經改裝的單引擎夜間飛機來執行夜間軍事任務。由於英國的夜間轟炸機是在集中的流水式的戰鬥中投入使用的，所以參加流水作戰的每架戰鬥機都有可能在視覺上直接看到目標，特別是在接近轟炸目標的時候，因為火焰和地面火力會提供照明的幫助。在戰爭的剩餘時間裡，這種戰術一直得到了很成功的運用。
