既存の航空機を改装したもの、アメリカのP-61、ドイツのHe219、Ta154のように最初から夜間戦闘機として開発されたものがあるが、アメリカ以外の殆どの国ではコストパフォーマンス的に新設計で新たな生産ラインで夜間戦闘機を生産する余裕は無く、既存の生産ラインを利用できる既存機の改良で留まっていた。事実、He219は生産数が少なく戦局にはさして役には立たずに終わっている。夜空にとけこむよう機体が暗色系で塗装されているものが多い。

日本とドイツでは夜間戦闘機用に、爆撃機を武装の少ない下方から攻撃するための斜めにセットした機銃が開発された。ドイツでは『シュレーゲムジーク【Schräge Musik】(斜めの音楽=ジャズの意)』、日本では陸軍が「上向き砲」、海軍は「斜銃」と呼称した(陸軍としては海軍の提案に反対である)。

対義語として「昼間戦闘機」という概念も生まれた。

なお、双発戦闘機としての弱点はそのままなので、昼間に出撃するのは自らやられに行くようなものだった。

その後

大戦中はその特異な能力から戦果をあげ、戦後もしばらくは一ジャンルとして存在した。

しかしレーダーを利用した火器管制の発達と、夜間のみならず悪天候や地域による気候差にも対応した全天候型戦闘機が登場すると、「夜間戦闘機」は吸収され姿を消した。

主な夜間戦闘機

日本軍

中島・「月光」

1943年、ラバウル基地では米軍のB-17爆撃機による夜間爆撃に手を焼いていた。防御砲火が強力で、下手をすると迎撃にあがったゼロ戦ですら返り討ちにされてしまうのだ。

二五一空司令の小園安名中佐（当時）は斜め上向きに機銃を搭載し、敵爆撃機下を同航しつつ掃射する戦法を考案した。

小園中佐が「斜め銃」のテストベッドとして目をつけたのが「二式陸上偵察機」である。元々、「十三試双発陸上戦闘機」として開発されたのだが、運動性能に劣り戦闘機として使えないため偵察機として採用され、偵察機としても通用しなくなって格納庫でホコリを被っていたものである。

改造許可を求め、司令部に数度にわたる直談判を行ったが反応は冷たく、業を煮やした小園中佐は航空本部にも直談判を行い二式陸偵を改造する許可を得る。改造された機体の内、2機を二五一空が5月にラバウル基地に再進出した際に持ち込んだ。

5月21日、試験機は一晩に2機のB-17を撃墜し、その後も戦果を挙げ続けた。

戦果を知った海軍司令部の反応は早かった。

『月光』の制式名称が与えられ、二式陸上偵察機のすべては『月光』への改造が命じられ、生産もこの規格にあわせた上で再開された。

しかし、米軍は優勢になるとラバウル基地への夜間爆撃をやめたため、『月光』はその後、夜間偵察機として使用された。再び夜間戦闘機として使用されたのは、日本本土が空襲にさらされるようになった大戦末期である。

日本本土防空戦では、三〇二空司令官となっていた小園の信頼が厚かった遠藤幸男大尉の活躍が特に目立った。遠藤大尉は『月光』に搭乗し、九州から関東までB-29と戦い続けて16機の撃墜破を記録、「B-29撃墜王」として国民的なヒーローともなったが、愛知県上空でB-29の戦闘中に戦死した。

爆撃機以外にも夜間に機雷を敷設する小艦艇も攻撃の対象だった。

武装は20mm機関砲を上向き2門・下向き2門だが、軽量化のため使用頻度の少なかった下向き2門を外した機が多かった。11甲型からは上向きが3門に強化された。

十三試双発陸上戦闘機や二式陸上偵察機を改造した機体には、デファイアントのように動力銃塔を装備したものも試作された。一式陸攻や二式大艇などに搭載されていた動力銃塔を装備しており、夜間戦闘機など多くの任務にも対応できる機体と見られたが、重量や空力などの関係で性能に問題があり採用はされなかった。

イラストは既存の機から改造された「前期型」あるいは「段付き」と呼ばれるもの。これは無線手席をつぶして20mm機関砲を搭載し、外形はそのままである。再生産された機では平滑になっていて、識別のポイントである。

愛知・「彗星」

戦闘機に準じる機体強度と高速性能を持っていたことから、「月光」の後継機とされた。機体後部に20mm機関砲を斜め銃として取り付けている。試製段階では30mm機関砲だった。

実戦では主に本土を空襲するB-29爆撃機の迎撃に用いられ、三〇二空、三三二空、三五二空等の本土防空部隊に配備され、主にB-29の迎撃で活躍した。

沖縄戦で“形式的には”夜間戦闘機部隊扱いであった芙蓉部隊にも配備されたが（なぜか指揮官の美濃部正中佐は「他航空隊で使い物にならず放置されていた彗星をかき集めた」などとデマを垂れ流し彗星への風評被害を広めているが事実誤認）斜銃などの空戦装備を取り除き通常の爆撃機として使用している。

しかし、アメリカ軍のP-61「ブラックウィドー」などの夜間戦闘機に撃墜される機が増えたため慌てて斜銃を再装備させているが、芙蓉部隊のパイロットは美濃部の方針で全く射撃訓練すらしておらず、やっぱり歯が立たなかった。また、主任務としていた飛行場への夜襲も、対地爆撃専門の訓練を積んでいた陸軍のパイロットと比較すると所詮は付け刃的な運用に過ぎず、殆ど戦果はなかった。