昼间防空作战 1943 年夏末，Bf 110 开始担负一项新的作战任务，即阻止美军轰炸机在昼间侵入的帝国的领空。1943 年 8 月 17 日，美国陆航对德国发动了当时为止最大的一次昼间空袭。目标是位于施韦因富特的球形轴承工厂和雷根斯堡的梅塞施米特工厂。美军的空袭令德国遭受沉重打击，但美机自身也蒙受了惨重的损失：60 架 B-17 轰炸机未能返回。一周后，德国空军装备总监艾哈德•米尔希在一次会议上对柏林的高官们说：“在为来的 1－2 年里，德国空军必须为本土防空而战，直到新式喷气战斗机投入使用。”
第 95 轰炸机大队飞向德国，B-17F 在高空拉出的尾迹蔚为壮观
他继续说：“我们必须明确各机型的生产优先权，这里指的是 Bf 109、Fw 190 和专职夜间战斗的 Bf 110...所有的赌注只能押在 Bf 110 身上。只有 Bf 110 有着充足的数量，使我们掌握夜间的制空权。更重要的是，Bf 110 同样可以参加昼间空战。与其他战斗机相比，航程较大是 Bf 110 的最大优势。举例来说，在雷根斯堡遭到空袭后，敌军轰炸机向南撤往非洲，我们的双发战斗机在因斯不鲁克以南对敌机展开追击，并重创敌机机群。而 Bf 109 和 Fw 190 就做不到这一点。受续航能力的限制，它们当时只能着陆重新加油、补充弹药。因此，无论是在白天还是黑夜的战斗，Bf 110 都扮演着十分重要的角色。”
一架德国战斗机拍摄的 B-17 编队，面对飞行堡垒强大的自卫火力，德国战斗机飞行员所承受的心理压力极大
Bf 110G-4 机鼻安装的两门 MK108 型 30 毫米机炮
W.Gr.21 210 毫米空空火箭，威力巨大，但实战中命中要靠运气
米尔希所提到的 Bf 110 隶属于夜间战斗机部队，它们追上了一些负伤掉队的美军轰炸机，米尔希也许是仅凭 Bf 110 机组人员那些夸大其词的报告便对 Bf 110 的作用作出了上述判断。事实上，Bf 110 当天仅击落 5 架 B-17。 然而米尔希已经得出了自己的看法：Bf 110 很适合担当昼间轰炸机-驱逐机一职，将成为帝国防空体系的重要一环。本着上述精神，在其后的数周时间里，大量驱逐机的机组人员从东线和地中海调回德国本土，他们回国后被编入第 26 驱逐机联队，并换装新式 Bf 110G-2。 为了增强与美轰炸机作战时的战斗力，这些 Bf 110 装备了三种重要的新式机载武器。第一种武器是早在夜间战斗机型上广泛应用的 MK108 型 30 毫米机炮，该炮射速达 600 发/分钟，配备 330 克重的高爆炮弹时，平均命中 3 发便可击落一架重型轰炸机。但 MK108 的炮弹初速仅为 518 米/秒，有效射程只能达到 230 米，这意味着 Bf 110 必须进入敌轰炸机交叉防御活力圈内才有发起有效攻击。 第二种武器是 210 毫米空空火箭，它由陆军使用的压制武器发展而来。这种由发射管发射的自旋稳定火箭重 112 公斤，装延时引信的战斗部重 41 公斤，射程在 550－1,100 米之间。210 毫米火箭的命中精度并不高，它的主要作用不是直接命中敌机，而是打乱敌机编队，从而轻松将脱离编队的飞机消灭。Bf 110G-2 的前射武器由 4 门 20 毫米机炮、2 门 30 毫米机炮及 4 管 210 毫米火箭组成，火力异常凶猛。 除上述机炮和火箭外，Bf 110G-2 还可选装第3件新式武器——一门 BK3.7 重型机炮，它装在机腹下方的流线型吊舱内。这种武器由 37 毫米高炮改装而来，炮弹重 0.63 公斤，炮口初速 853 米/秒。装备了 BK3.7 的 Bf 110G-2 可在 914 米距离上对美机发动攻击，无需在冒险进入敌机的防御活力圈内。BK3.7 的炮弹只需命中 1-2 发，便会对重型轰炸机带来致命的伤害。 米尔希在 1943 年 8 月底对 Bf 110 做了言过其实的夸赞，但事实很快证明，Bf 110 作为轰炸机杀手的战绩远低于预期。 1943 年 10 月 4 日，美军出动 155 架轰炸机空袭法兰克福，轰炸机编队由 P-47“雷电”战斗机护航。当美机飞至科隆上空，也就是 P-47 作战半径的极限时，一个大队的 Bf 110G-2 用火箭向美机发动进攻，美军战斗机立即发动反击，并在战斗中击落 10 多架 Bf110，而美军在这次行动中仅损失 8 架轰炸机。 在遭受重大打击后，德国空军将双发战斗机在昼间的活动范围限制在不来梅－卡塞尔－法兰克福一线以南和以西的地区，以避免同美军护航战斗机遭遇。
1944 年 2 月 22 日，美陆航 91 轰炸机大队的 B-17F 遭遇 Bf-110 的拦截
第 9 空军的一帮家伙们在缴获的 Bf 110G-4旁摆 pose 留影
帝国防空体系的崩溃 10 天后，也就是 10 月 14 日，美军轰炸机彻底炸毁了施韦因富特的球形轴承工厂。与上次空袭施韦因富特的情况一样，美军轰炸机这次的行动区域远远超出了 P-47 的作战半径。在慕尼黑－拉格德巴赫上空，III/ZG26 大队长福里茨•舒尔茨－迪科上尉率领 26 架 Bf 110 参战。Bf 110 先在美机编队后方 1,000 米距离上发射 210 毫米火箭，然后和 Bf 109 一道向美机发动攻击。在这次行动中，III/ZG26 声称击落 7 架 B-17，己方损失 4 架驱逐机。这次战斗算是 Bf 110 拦截美军轰炸机作战中最为成功的一次。 在以后的几周里，美军加大了护航战斗机的航程，使 Bf 110 的安全活动区域越来越小。在 1943 年 12 月 11 日对埃姆登的空袭中，美国陆航第 56 战斗机大队与 I 和 II/ZG26 的部分 Bf 110 遭遇，德机当时刚刚向美机发射完火箭。德国人声称在战斗中击落了两架 B-17，但他们却付出了损失 7 架 Bf 110的高昂代价，另有 2 架 Bf 110 受伤迫降。
Bf 110 攻击 B-17 时照相枪拍摄的画面
Me 410 成为 Bf 110 的最终继任者，但为时已晚