夜间战斗机指专门在夜间执行战斗任务的飞机。在雷达技术成熟前，夜间战斗机主要依靠肉眼、探照灯、照明弹三者结合来消灭敌方飞机。第一架夜间战斗机是英国于1915年改装的BE2c，它用来拦截和摧毁德国飞艇。BE2c上装备的刘易斯机枪能发射特殊的“白金汉燃烧弹”。BE2c夜间战斗机主要是尽力摧毁那些在夜间潜伏在英国夜空上的德国齐柏林飞艇。

大萧条期间，由于用在发展夜间战斗机的资金很少，因此，直到二战爆发前夜间战斗技术没有什么进步。在雷达广泛运用前，人们一直使用无源声波定位技术来侦察敌机位置。

1939年9月1日二战爆发时，英国空军在当时来说已经相当先进了，并且开发了世界上第一个可操作的机载拦截雷达Mark IV。AI Mk能利用抛物线形移动天线搜索目标并精确跟踪目标。最初这种机载拦截设备太笨重，通过不断改进完善，到1941年年底该技术才逐渐成熟。1941年11月，原版“Mk VII”开始装备在Bristol Beaufighter上。这种机载拦截雷达能够使皇家空军在夜间发现德国飞机。

在这方面，德国的机载拦截雷达工作落后于英国约两年。1940年7月，德国空军将军约瑟夫·卡姆休伯创建了名为Kammhuber系统的防御网络。该系统由一系列配备雷达和探照灯的控制部门以及夜间战斗机组成。每个部门利用地面雷达将战斗机引导到视觉可见范围内或自己的雷达范围内，然后利用探照灯照亮并消灭敌机。

Kammhuber系统线路的第一个版本由一系列雷达站组成，覆盖范围相互重叠，从丹麦到法国中部深达三层，每层覆盖约32公里长和20公里宽的区域。每个控制中心称为“Himmelbett”区域，该区域由射程约100公里的Freya雷达指引的“主探照灯”以及遍布该单元的许多手动导向探照灯组成。

一旦飞往德国或法国的英国皇家空军轰炸机越过警戒线，这时Freya雷达操作员指示主探照灯照亮飞机，其他手动控制的探照灯也将照亮。此时，德国空军的夜间战斗机起飞拦截那些被照亮的英国轰炸机。

1940年9月，澳大利亚的发明家西德尼·科顿提出了为夜间战斗机装备空中探照灯的想法，他将其称为“空中目标照明”，后来称为“Turbinlite”，如“道格拉斯A-20浩劫”夜间战斗机就装有这种探照灯。

Turbinlite探照灯由重型铅酸电池提供光源，道格拉斯A-20浩劫由地面雷达以及自己携带的雷达引导到敌机，然后探照灯照亮敌机并将其击落。二战期间，各国空军不断训练自己飞行员夜间作战的能力。日本海军长期以来一直在筛选视力最好的新兵，为日军提供具有出色夜视能力的飞行员。

1942年7月，美国陆军航空兵在奥兰多AAF应用战术学院战斗机指挥学校开始夜间训练。培训分为两个阶段；夜间飞行和夜间战斗。内容包括仪器，机载雷达，夜间导航，气象学，飞机识别，探照灯协调和地面控制雷达协调等。夜间战斗机机组人员必须在模拟教练机上训练90个小时。

另外，美军还采用排气火焰模式识别法目标飞机。据一份《火焰模式识别技术训练》报告称，德国飞机的火焰抑制器从来没有将飞机尾气熄灭过，美军飞行员以此来识别德军飞机。

还有就是，美军夜间战斗机飞行员按照R/O的指示飞行到可视距离内，通常是750英尺或更近范围内。如果飞行员不能凭视觉观察到目标，那么就盲目地开炮，诱使敌机开火从而让对方暴露。这种做法固然有风险，但有时候却证明很有效。

美国陆军航空兵针对夜间飞行作战总结了以下经验：避免强光照射；保持挡风玻璃一尘不染，不刮花；关闭座舱灯；从地面起飞就开始使用氧气处飞行员的夜视能力增加40％）。

二战结束后，随着科学技术的飞速发展，如今，先进的战斗机上已经安装了平视显示器。这种现代化的飞行辅助仪器，使飞行员不需要低头查看仪表就能清晰的掌握所需要的飞行数据。

更高级的还有增强型飞行视觉系统，该机载系统能为飞行员提供比无人视觉更好的图像。也就是说，可以将真实世界的可视图像叠加到合成器上。