Хотя бомбардировщик-торпедоносец Grumman Avenger оказался достаточно удачным, уже в 1944 году на замену ему был предложен тяжелый двухмоторный самолет XTB2F. Однако было решено, что эта машина получается очень большой для эксплуатации с палуб авианосцев и от проекта отказались.

В качестве альтернативы компания Grumman разработала проект самолета XTB3F с комбинированной силовой установкой. Это был свободнонесущий среднеплан с экипажем из двух человек, сидящих рядом. Самолет был вооружен двумя 20-мм пушками и мог нести до 1800кг бомбовой нагрузки в бомбоотсеке. В носовой части самолета был установлен радиальный двигатель Pratt & Whitney Double Wasp, а в хвостовой части установили турбореактивный двигатель Westinghouse, с воздухозаборниками в корневой части крыла. Первый полет прототипа XTB3F-1S был выполнен 19 декабря 1945 года. Правда, реактивный двигатель никогда не использовался в полете и вскоре был снят.

Еще до конца 1945 года назначение TB3F было изменено с торпедоносца-бомбардировщика на противолодочный самолет. Соответственно, самолету было присвоено новое наименование AF Guardian. Так как один самолет не мог вместить и электронное оборудование и оружие, было предложено создать два варианта самолета. Поисковый и ударный самолет должны были действовать в паре "hunter-killer".

Поисковый вариант AF-2W не нес никакого вооружения. В бомбовом отсеке разместили навигационно-поисковый радар AN/APS-20, антенна которого была закрыта большим подфюзеляжным радиопрозрачным обтекателем. Экипаж самолета был увеличен до четырех человек. Этот самолет поднялся в воздух в ноябре 1948 года.

В январе следующего года был построен и трехместный ударный вариант AF-2S. От пушечного вооружения отказались, а в отсеке могло поместиться до 1810кг бомбового вооружения: одна торпеда, или глубинные бомбы. На подкрыльевых пилонах устанавливалось до шести ракет HVAR. Навигационно-поисковый радар AN/APS-31 подвешивался под правой консолью крыла, а под правой консолью устанавливался мощный поисковый прожектор.

Было построено 193 самолета в варианте AF-2S и 153 - в варианте AF-2S. Кроме этого было выпущено 40 самолетов в варианте AF-3S, которые отличались составом поискового оборудования. На вооружение самолеты начали поступать в октябре 1950 года и стали самыми большими однодвигательными поршневыми самолетами ВМС США.

Самолеты Guardian использовались для патрулирования во время войны в Корее, но вскоре их сменили двухмоторные самолеты S-2 Tracker, в которых поисковые и ударные функции были объединены в одной машине. Уже в августе 1955 года от использования самолетов AF Guardian отказались, хотя некоторое время они еще служили в частях резерва.