电子技术的进步，使得自动化火控系统的出现成为可能，这将大大提高普通飞行员的作战能力。休斯公司的 E-1 火控系统首次将 APG-32/33 雷达与计算机交联，可以进行武器发射提示、并可以实施盲目条件下的攻击。1950 年，该系统装备 F-94 截击机。后来 E-1 系统进一步改进，一直发展到 E-5。E-5 系统成功地实现了雷达与自动驾驶仪交联，可以实施半自动空战攻击。苏联方面也推出了装备雷达火控系统的截击机，如雅克-25A 等。由于这一时期的雷达火控系统相当笨重，严重影响飞机的机动性能。因此这时的战斗机仍然继承了二战后期夜间战斗机与昼间战斗机的分野——夜间战斗机装备完善的航电设备，具有全天候作战能力，后来发展成专用截击机；昼间战斗机机动性能优越，但缺乏不良天候下的作战能力，主要用于晴好天气下的制空作战。随着航空技术的进步，这两类战斗机的差别日渐缩小，到第三代超音速战斗机终于再次合而为一。
初露峥嵘——一战期间的军机发展和技术进步
从沉寂到苏醒——军用飞机在“和平”假象下的艰难发展
血色顶峰——二战期间的军机大发展
蹒跚学步——1945 年到朝鲜战争期间早期喷气式飞机的发展
更快、更高、更强——50～60 年代的军机发展
飞向未来——60 年代末以来作战飞机的发展
1953 年 5 月 25 日，北美 F-100 战斗机首次试飞，拉开了这个时代的序幕。
核战争理论的确立，加上朝鲜空战的经验教训，使得战斗机的高空高速能力受到高度重视。从第一代超音速战斗机到第二代，“高空高速”成了这一时期战斗机的代名词。另一方面，由于强调核武器投射能力和防空截击能力，战斗机重型化趋势日益明显。两方面因素加起来，使得战斗机传统机动性能受到严重影响。
从这一时期开始，美国军用航空业领先群雄的趋势日益明显。其最突出的表现莫过于著名的“百系列战斗机”，体现了当时航空科技的最高水平和设计思想。而在冲击高超音速的竞赛中，尽管美国 XF-103、XF-108 计划接连受挫，但这一梦想最终在洛克希德“臭鼬工程队”得以实现——即绝密的 A-11 计划。这种 M3 一级的高速飞机后来发展出截击型 YF-12（后下马）和战略侦察型 SR-71。此后三十年间，SR-71 成为唯一一种达到M3.2 速度的喷气动力飞机。
作为两极世界的另一极，苏联也没闲着。但由于国力和科技水平的差距，苏联方面选择了“跟踪”策略，在发展军机方面慢美国半拍，研制出来的飞机具有更强的针对性，在某些方面具有更好的性能——这一趋势在 70 年代后更趋明显，并持续到苏联解体。
这一时期，战斗机研制新秀米高扬设计局和苏霍伊设计局脱颖而出，其中米高扬设计局重点研制前线战斗机，苏霍伊则以研制战斗轰炸机和截击机著称。米格飞机因出口多，“上镜率”高，使得“米格”几乎成为苏联战斗机的代名词。其中米格-25 是继 SR-71 之后唯一一种可以达到 M3 的实用飞机，并创下多个世界飞行纪录。苏霍伊的苏-15 则因两次击落民航机的“战绩”而“名垂青史”。而二战时期成绩斐然的雅可福列夫设计局则转而研究垂直起降技术。1967 年该局研制的“自由画”验证机首次公开。之后，在早期技术探索的基础上，该局研制出雅克-38 垂直起降舰载战斗机——不过该机试飞已经是 70 年代的事了。此后该机一直是“基辅”级航母的主力舰载机，但因性能有限，只能用于攻击和侦察，无法与同一时代的美军舰载战斗机抗衡。
初露峥嵘——一战期间的军机发展和技术进步
从沉寂到苏醒——军用飞机在“和平”假象下的艰难发展
血色顶峰——二战期间的军机大发展
蹒跚学步——1945 年到朝鲜战争期间早期喷气式飞机的发展
更快、更高、更强——50～60 年代的军机发展
飞向未来——60 年代末以来作战飞机的发展
法国从改进“暴风”入手，先后发展出“神秘”、“超神秘”战斗机，这是法国的第一代超音速战斗机，在其航空史上占有重要地位。接着，历史上最著名的无尾三角翼飞机之一——幻影 III 出场了。幻影 III 之后，达索又研制出正常布局的幻影 F.1，但性能平平，在和 F-16 的竞争中惨遭失败，受欢迎程度远不及幻影 III。
英国在这段时期内则发展迟缓。尽管研制出性能不错的“弯刀”战斗攻击机、“海雌狐”舰载战斗机、“闪电”截击机等型号，但政府的大肆削减预算使得航空工业元气大伤。加上自身技术瓶颈的限制，超音速的 P.1154 垂直起降战斗机始终未能诞生，60 年代后，昔日的航空大国沦落到无机可继、要向美国定购 F-4 的地步。战斗机方面唯一值得英国人骄傲的是，他们研制出了实用的垂直起降战斗机“鹞”。回想二战期间大英帝国的“喷火”、“兰开斯特”等诸多型号驰骋蓝天，与列强争雄的场景，令人不由得感叹：约翰牛，老矣！
瑞典萨伯飞机公司则以其独特的设计思想，先后推出 Saab-35 全天候截击机和 Saab-37 多用途战斗机。其中 Saab-35 采用无尾双三角翼布局，早期型号最大速度仅 M1.6，属于第一代超音速战斗机，后期型号则大幅提升到 M2，成为少有的性能跨越两代的战斗机。Saab-37 则是第一种采用近距耦合鸭式布局的实用战斗机，也是首先将“一机多型”概念引入实践的飞机。该机生产数量不大，但在航空史上有一定的地位。
