Прототип самолета, XF2A-1, поднялся в воздух в декабре 1937 г., а в июне 1940 г, первые серийные самолеты F2А-1 поступили на авианосец ВМФ США «Саратога». Это были 11 самолетов, оснащенных звездообразным мотором R-1820-34 мощностью 940 л.с. За ними последовали 43 истребителя F2A-2 с измененным вертикальным оперением и 1200-сильным двигателем R-1820-40. Вслед за F2A-2 на вооружение поступили 108 F2A-3 с бронезащитой и удлиненной носовой частью фюзеляжа. Вышеупомянутые 162 самолета были выпущены для ВМФ США и имели ограниченное боевое применение, в основном в составе VMF-221 в битве за атолл Мидуэй в 1942 г. Экспортные варианты самолета включали В-239 (на основе F2A-1), 44 экземпляра которого были построены по заказу Финляндии.

К разработке нового тяжелого бомбардировщика В-29, способного нести 9 т бомб на расстояние 8582 км со скоростью 644 км/ч, конструкторы приступили в 1940 г. Однако высший приоритет этот проект получил только после налета японцев на Пёрл-Харбор; первый опытный образец «ХВ-29» поднялся в воздух 21 сентября 1942 г. К тому времени четырехмоторные бомбардировщики уже требовались в больших количествах, и в 1943 г. было принято решение использовать В-29 на Тихом океане, т.е. исключительно против Японии, разместив самолеты XX Бомбардировочного командования на авиабазах в Индии и Китае. Первые YB-29 были доставлены в 58-е бомбардировочное крыло в июле 1943 г., а за ними вскоре последовали B-29-BW.

Согласно требованиям ВВС США, в 1934 г. был разработан тяжелый бомбардировщик Боинг Модель 299, впервые взлетевший 28 июля 1935 г. В 1937 г. было изготовлено 12 самолетов YB-17, за которыми последовало в 1940-1941 гг. небольшое количество В-17В, В-17С и B-17D. У В-17Е (всего построено 512 машин) была увеличена площадь вертикального оперения, установлены пулеметы в хвостовой части фюзеляжа, что стало характерной особенностью всех последующих вариантов, а также стрелковые башни со спаренными пулеметами над кабиной и под центральной частью фюзеляжа. В таком виде бомбардировщик США принял участие в операциях в Европе в составе 8-й воздушной армии. За период 1942-1943 гг. было выпущено 3 4О0 бомбардировщиков B-17F с удлиненным носовым остеклением фюзеляжа.

Легкий и маневренный Як-3, появившийся на фронте в январе 1944 г., завершил ряд поршневых истребителей Яковлева и являлся в своем классе одним из лучших самолетов в мире. Подобно Як-9, он разрабатывался за счет облегчения конструкции, однако в качестве базы был выбран истребитель Як-1. Опытный образец, Як-1М, имел металлические лонжероны крыла и двигатель М-105ПФ. Значительный упор был сделан на совершенствование аэродинамики. Для снижения сопротивления площадь крыла путем уменьшения размаха была сокращена на 15,5 %. Маслорадиатор перенесли назад и установили под центропланом. Доработали систему охлаждения мотора.