对于战斗机来说，至少在二战及战后初期的年代里，追求速度和高度是一个永远不变的主题。气冷星形发动机和水冷直列发动机在战斗机上的优劣不能脱离对速度和高度的追求。
对于速度来说，增大马力、减小阻力就是不二的法门。如前所述，水冷发动机对于提高马力有天然的优势，通常为直列或 V 形的水冷发动机的另一个优势是狭长，换句话说，迎风面积小，阻力小。这是一个不可忽视的优点。另外，直列发动机沿机身纵向放在前机身内，机头的整流罩可以保持流线型的气动外形，有利于进一步降低阻力。星形发动机要维持良好的气冷，必须把发动机的整个正面暴露在迎面气流里，这样就难以使用整流罩降低阻力，所以使用星形发动机的战斗机一般都是钝头，而使用直列发动机的战斗机一般都是尖头。钝头使座舱前方视野不良，为了改善视野，需要抬高座舱，这进一步增加迎风阻力，损失速度。
美国 P-51 战斗机采用“墨林”发动机，容易看见发动机很自然地包含在流线型的前机身内，机身也比较修长
Curtis AT-5A 双翼机上的 NACA cowling 整流罩，就是加了这整流罩，使 Curtis AT-5 的最高速度从 190 公里/小时提高到 220 公里/小时
德国的 Fw 190 也用了类似的设计，虽然发动机用整流罩包覆起来，但依然是钝头形状
美国 NASA 的前身 NACA 在 30 年代研究出一种整流罩（NACA cowling），不仅是整流罩，把星形发动机正面凹凸不平的表面遮挡住，而且实际上还是发动机前的环形翼，提供一点升力，大大降低阻力，并把空气流向圆心集中，改善曲轴的冷却。不过这个罩子对整个发动机的冷却带来损失，遮挡在整流罩后的星形发动机必须用专用的冷却风扇辅助冷却，这样就损失了气冷简单的优点。在空中飞行的时候还好，着陆后自然的迎风气流没有了，全靠冷却风扇冷却，有时会导致发动机过热。德国 Fw 190 的 BMW 801 发动机在初期经常出这样的洋相，刚着陆的发动机突然着火。所以德国空军的地勤人员索性在飞机着陆后，还没有停稳就把消防泡沫浇了上去。
速度问题解决了，还有高度。高空空气稀薄，活塞式发动机的进气受到影响，需要用机械增压或涡轮增压才能有效工作。机械增压从发动机用机械联动引出一部分功率，驱动某种形式的空气压缩机，提高进气压力，以改善高空的活塞式发动机的工作效率。机械增压的好处是在任何发动机转速都能有效工作，油门响应快，坏处是吃掉的发动机功率比较多，系统重量也比较大。涡轮增压不直接从发动机中引出功率，而是在发动机的排气回路中安装一个废气涡轮，带动压缩机完成增压。涡轮增压也要吃掉一点发动机的功率，因为发动机的排气背压增高，发动机出力下降。但涡轮增压比机械增压吃掉的功率要小很多，系统重量轻，可靠性好，坏处是油门响应慢，需要发动机转速上升到一定程度才能正常工作。后者这对战斗机不是一个问题，爬上高空时，发动机已经高速运转了，启动废气涡轮不是问题。但油门响应是一个问题，所以在战斗机发动机上，常常是涡轮增压和机械增压一起使用，两者互补。
机械增压很早就开始使用了，但涡轮增压 30 年代才在美国开始使用，并用于 P-38、B-17、B-29 等飞机上。英、德、俄、日都曾仿制美国的涡轮增压技术，但没有用到生产型战斗机上。作为战斗机发动机，涡轮增压的优越性是显然的。但涡轮增压很难用于气冷星形发动机上。星形发动机的缸头朝外，所以每个气缸分别进气，分别排气。机械增压为每个气缸的进气回路分别安装压缩机，这已经够费事的了；涡轮增压还要求为每个气缸的排气回路安装废气涡轮，这将大大增加系统的复杂性和成本。相比之下，直列或 V 形发动机的缸头一字排开，可以用汇流装置（manifold）统一进排气，只需要一套集中的机械增压或涡轮增压装置就可以了，大大简化了系统，提高了效率。从高空性能来说，直列或 V 形发动机也比星形发动机有利。
不管是机械增压还是涡轮增压，理想情况下，都应该对增压后的空气进行中间冷却，以降低温度，提高密度，好在同样进气压力下，在单位体积内灌进更多的空气，可以和更多的燃料混合燃烧，出力更大。星形发动机的缸头分别进气，采用中冷比较困难。直列或 V 形发动机采用统一的汇流装置然后分流到各个气缸，采用中冷就比较方便。从中冷的角度来说，直列或 V 形发动机也比较有利。
水冷直列（或 V 形）发动机的优越性那么多，为什么气冷星形发动机在美国还有那么多跟随者呢？如果美国航空技术领导世界航空技术的潮流，那美国对气冷星形发动机的偏好是否表示这是活塞式发动机的发展方向呢？
在 30 年代，美国航空技术比较发达，但还谈不上领导地位，至少和现在的霸主地位不能相提并论。美国人在技术上的创新和保守的并举也是令人困惑的，类似的例子太多，这里就不再枚举。事实上，美国陆军航空队的主力战斗机中， 只有 P-47 是气冷星形发动机，但在 P-51 大量进入现役后，从空战中退居二线，充当对地扫射、轰炸为主的战斗轰炸机了。击落三本五十六、在二战中从头服役至尾的 P-38 是水冷的 V12 发动机，当美国人自认为最优秀的 P-51 服役时，因为美国没有合适的水冷 V12 发动机，特意从英国引进，按许可生产罗尔斯.罗伊斯“墨林”发动机，这被号称是历史上最优秀的活塞式战斗机发动机。德国的 Bf 109 开创了在主力战斗机上使用水冷 V12 发动机的先例。Fw 190 在研制的时候，本也打算用水冷 V12 发动机，但由于战事的关系没有落实，最后使用 BMW 801 气冷星形发动机。然而，改用水冷 V12 的计划一直没有消失，这就是一直被人们津津乐道的终极 Fw 190：Ta 152。苏联在米格-3为伊尔-2 让路的时候，别的设计局的战斗机最终也面临同样的命运，所有设计局都开始用气冷星形发动机作为不和伊尔-2 冲突的替代发动机，但只有战前就有使用气冷星形发动机经验的拉沃奇金成功地转型到拉-9/-11，这是高空空战已经不是问题，主要的空战战场在低空。
不过美国人对气冷发动机的情有独钟还是有道理的，这道理就是气冷发动机的抗战损能力。由于没有水冷管路和专用的散热器，气冷发动机不会因为冷却系统被击中、丧失冷却能力而挂掉。但水冷发动机的散热器要是被击中，发动机很快就会因为丧失了冷却能力而挂掉，导致坠机。水冷发动机的散热器是比较薄弱的地方。要是敌人战斗机有本事瞄准散热器打，为什么不省点事，直接打座舱呢？抗战损能力不是战斗机设计的最主要指标，如何打击敌人和不受敌人打击才是，这里的主次不能颠倒。抗战损能力差的 P-51 在制空作战中全面取代抗战损能力强的 P-47，原因就在于此。等到要靠抗战损来救命的时候，这战斗已经输了一半了。