血色顶峰——二战期间的军机大发展
尽管早有战争预感，各主要航空强国在 30 年代初即开始加速空军装备发展，但相对于他们的对手而言，这一动作实在开始得太晚了。战争比预期的更早降临——1939 年 9 月1 日，德军闪击波兰，第二次世界大战爆发，军用飞机进入了一个佳作辈出的大发展时代，但惨重的伤亡却给这一时期的辉煌抹上一片刺眼的血色。
闪击波兰的 He 111 机群
自 Bf 109 出现以来，活塞式战斗机发展迅速。短短数年间，发动机功率迅速提高，涡轮增压技术逐步成熟，在结构上完全取消撑杆结构、包括尾轮在内全部改为可收放式起落架，座舱密封增压技术开始得到应用……一系列的技术进步使得战斗机飞得越来越快、越来越高。到二战末期，活塞式战斗机的最大速度竟然达到了 750 公里/时，升限超过 1 万米。涌现出一大批经典名机，如 Bf 109、Fw 190、喷火、P-51、雅克-3、拉-5、零战等，都堪称航空史上的杰作。有意思的是，美国的经典战斗机多系“歪打正着”。象 P-38，原是作为截击机设计的，但后来在远程作战和对地攻击中表现出色。而 P-51，本来是一种设计不成功的俯冲轰炸机，最后却在战斗机的行列中“出人头地”，成为二战后期最好的战斗机之一。值得一提的是，早在不列颠之战以前，就有人提出，随着飞机速度的增大，飞行员所承受的机动过载将达到人体所能承受的极限，因此空战机动将会逐渐被淘汰——这是第一次出现空战机动过时的论调，但不是最后一次。不列颠之战很快证明了这种说法的错误。
P-38 是凯利·约翰逊的得意之作，尾撑里巧妙地布置了涡轮增压器
除了主流的单发战斗机外，双发重型战斗机在二战中也有大的发展。最早，这种双发重型战斗机主要是用于轰炸机的伴随护航。因为单发轻型战斗机在航程上的差距，使之无法为执行远程任务的轰炸机提供近身护航。其典型作品是 Bf 110 早期型，其航程超过 1,000 公里，和同期研制的 Bf 109（航程略超过 600 公里）相比，确实有了明显提高。然而不列颠空战却以残酷的事实证明了这种战术思想的错误：当 Bf 109 被“喷火”缠住或因燃油不足而被迫返航时，Bf 110 就成了性能平平的“飓风”战斗机的盘中美餐，遑论为轰炸机护航了。不过，随着盟军对德国的夜间空袭日趋猛烈，本已显得过时的双发重型战斗机又找到了它的表演舞台。由于没有护航机，抗击夜间轰炸的截击机不需要优异的机动性能，却需要良好的传感器和强大的火力。双发重型战斗机在这方面具有先天优势。特别是在机载雷达实用化之后，这类战斗机更是如鱼得水。德国发展出了夜间截击机的经典之作 He 219，盟军方面也有“蚊”式夜间战斗型、P-61 等代表作。
被击伤后迫降在英国本土的 Bf 110
P-61“黑寡妇”，究极双发夜间战斗机
二战也是轰炸机大发展的时代。美、英空军成功地将朱里奥•杜黑的《制空权》理论应用于实践，并取得了显著的战绩。为了实施战略轰炸行动，强大的重型轰炸机部队是必不可少的。美国国力雄厚，且有安定的后方，为研制先进的重型轰炸机准备了物质基础。英国在不列颠之战后也才有余力大力开发各种新型作战飞机。一大批日后人们耳熟能详的“空中重锤”及其最新改型相继问世，如英国的“兰开斯特”、“哈利法克斯”、美国的 B-17、B-24、B-29。其中 B-29 又以实施人类历史上第一次核轰炸而永载史册。这一时期的轰炸机，除了飞行速度提高，升限、航程、载弹量增加等性能方面的改善外，一个重要的改变是开始装备先进的航电设备，可以在夜间实施电子领航轰炸，以及实施在今天看来水平相当低劣的电子对抗。
B-29 的升限使日本战斗机拦截困难
德国和苏联也看到了战略轰炸的威力，但限于国力、战争形势以及技术基础，始终无法研制出自己的重型轰炸机。也因此，东线的空中战役基本上是属于战术层次，而少有战略攻击行动。斯大林曾多次要求美国将 B-24 列入援苏物资清单，但美国人坚决拒绝，只同意提供 B-25 中型轰炸机。此后才有了苏联扣留在其境内迫降的 B-29 事件，才有了 B-29 的异国兄弟——图-4。
莫尼诺航空博物馆的 Tu-4
对于战术支援飞机而言，二战期间最著名的当数 Ju 87 俯冲轰炸机和伊尔-2 强击机这对冤家对头。Ju 87 实际上是和 Bf 109 同期发展的，其设计特点是静稳定度较大，俯冲性能好，轰炸精度高。二战初期由于德国空军牢牢掌握了制空权，Ju 87 得以充分发挥其优势，给盟军部队造成极大的震撼和伤亡。但在不列颠之战中，Ju 87 机动性差的缺点暴露无遗，没有护航机就只能任人宰割。苏德战争前期，Ju 87 也有上佳表现。但到了 1943 年以后，随着制空权易手，Ju 87 被迅速淘汰。伊尔-2 则是以装甲厚、火力强著称。在 1941 年下半年内，苏军节节败退，遭到重创的苏联空军不得不在没有护航的情况下，动用所有可出动的飞机支援地面作战。在这种几乎是自杀性的出击中，伊尔-2 以其顽强的生命力经受住了考验。而在苏军夺取制空权之后，该机强大的火力更成为德军装甲部队的致命威胁。
Ju 87 的俯冲轰炸命中率颇高
二战期间，一种革命性的动力装置喷气式发动机开始登上航空舞台。第一架喷气动力试验机 He 178 试飞成功后，德国航空部迅速决定研制实用的喷气发动机。在此基础上，实用化的喷气式飞机也展开设计。梅塞斯米特的 Me 262 首先登场。这是世界上第一种实用的喷气式飞机。如果说 He 178 率先打开了喷气时代的大门，Me 262 则成为进入这扇大门的第一种飞机。因自身原因被拉下的英国人此刻也在紧紧追赶。1943年6月，世界上第二种实用的喷气式战斗机——格罗斯特“流星”试飞成功。不久，“流星”装备部队。但为防止该机被德国人俘获，“流星”一直没能参加一线空战，也就失去了和 Me 262 交手的机会。1944 年，第一种喷气式轰炸机（Me 262 改型不算）Ar 234 试飞成功。但该机尚未定型，德国就战败投降。