В 1937 году среди авиационных фирм США был проведен конкурс на новый истребитель для ВМС. Победу в этом конкурсе одержал истребитель Brewster F2A Buffalo. Компания Grumman предложила на этот конкурс проект самолета XF4F-2.

Новый моноплан компании Grumman представлял собой пределанный биплан F3F. Бипланная коробка крыльев была заменена одним среднерасположенным крылом большой площади, однорядный мотор уступил место 14-цилиндровой двухрядной "звезде" Pratt Whitney R-1830. Для сохранения центровки хвостовую часть удлинили. Практически без изменения было оставлено шасси - оригинальная груммановская "втяжная трапеция". Правда, именно шасси стало самым слабым местом в конструкции самолета.

Торопясь успеть к конкурсу, конструкторы компании пошли на некоторые упрощения и в результате самолет показал неудовлетворительную управляемость по всем трем осям, низкую маневренность и плохую путевую устойчивость. Главным достоинством самолета стала скорость 532км/ч. ВМС подписали с фирмой Grumman протокол, в котором предлагали повторно рассмотреть вопрос о закупке самолета F4F после устранения недостатков.

Для улучшения горизонтальной маневренности был увеличен размах крыла. Узлов складывания крыло не имело. В результате продувок моделей в аэродинамической трубе выяснилось, что в полете стабилизатор попадает в аэродинамическую тень крыла и эффективность рулей высоты резко снижается. Поэтому заднюю часть фюзеляжа перекомпоновали: стабилизатор увеличенной площади располагался теперь в нижней части вертикального оперения, киль и руль направления также увеличили, закабинный гаргрот продолжили до основания киля. Вооружение самолета состояло из двух крыльевых пулеметов Colt-Browning калибра 12,7мм и двух синхронизированных пулеметов калибра 7,62мм. Модернизированный самолет получил обозначение XF4F-3 Wildcat.

Летом 1939 года самолет F4F успешно прошел летные испытания, показав скорость 540км/ч. По скороподъемности и горизонтальной маневренности новый самолет превзошел Buffalo. Немедленно последовал заказ ВМС на 54 самолета первой серии с небольшими изменениями, в частности, вооружение самолета теперь состояло из четырех крупнокалиберных пулеметов. Бронирование включало в себя только 12,7-мм бронеспинку, в фонаре бронестекол не было. Прицел на ранних самолетах устанавливался телескопический.

В январе 1941 года первые самолеты F4F-3 поступили в эскадрильи. Истребители второй серии уже имели лобовое стекло и коллиматорный прицел. Однако из-за нехватки двигателей R-1830-66 с двухступенчатым нагнетателем на самолеты установили двигатели R-1830-90 с одноступенчатым нагнетателем. Эта замена повлекла за собой снижение максимальной скорости до 498км/ч и резкое ухудшение высотных характеристик.

Интерес к самолету проявила Франция, которая заказала 80 истребителей Wildcat в экспортном исполнении - с девятицилиндровым двигателем Wright Cyclon и вооружением из шести 7,5-мм французских пулеметов Darn. Работа была полностью выполнена уже после капитуляции Франции. Самолеты были перекуплены Англией и с вооружением из четырех крупнокалиберных пулеметов были включены в систему ПВО Берегового командования. В Британии самолеты получили наименование Martlet.

В ноябре 1941 года появилась модификация F4F-4 с увеличенной бронеспинкой, протектированными баками и противопульной защитой маслорадиаторов. Крыло сделали складным - с карданным шарниром. Вооружение самолета теперь состояло из шести пулеметов калибра 12,7мм, но с уменьшенным боекомплектом. Скорость и маневренность потяжелевшего самолета ухудшилась. Для Британии в 1942 году была построена партия истребителей Martlet Mk.4 - тот же F4F-4, но с двигателем Wright Cyclone.

В 1942 году фирма Grumman развернула производство своего следующего истребителя F6F Hellcat, посчитав дальнейшее производство морально устаревшего F4F нецелесообразным. Но флот США и Англии все еще испытывали необходимость в этом самолете, который отлично подходил для поиска и борьбы с подводными лодками. В 1942 году автомобильная компания General Motors начала выпуск самолетов Wildcat под индексом FM-1. От базового варианта они отличались лишь вооружением, вновь состоящим из четырех пулеметов.

В июле 1942 года компания Grumman приступила по заданию флота к работе над одноместным палубным истребителем для небольших эскортных авианосцев. Новый самолет F4F-8 представлял собой облегченный вариант F4F-4 с девятицилиндровым двигателем Wright R-1820-56 Cyclone мощностью 1350л.с. Благодаря алюминиевым головкам цилиндров новый мотор весил на 100кг легче. Кроме того, он имел меньший диаметр, что позволило обжать капот и разместить внутри него маслорадиаторы.

Для компенсации возросшего крутящего момента увеличили площадь вертикального оперения. Кроме этого, доработали закрылки и бронезащиту, а кабину летчика защитили от переднего топливного бака пожарной перегородкой. Под крылом можно было подвесить, кроме сбрасываемых топливных баков, пару бомб по 113кг или шесть ракет HVAR (калибром 76мм), превратив истребитель в штурмовик. Прототип истребителя F4F-8 впервые поднялся в воздух в ноябре 1942 года. В производство самолет был запущен на заводах компании General Motors под обозначением FM-2. Там было построено более 4,5 тысяч этих самолетов.

Будучи основным истребителем ВМС США и морской пехоты к моменту вступления США в войну, Wildcat принимал активное участие во всех сражениях с японцами на Тихом океане вплоть до середины 1943 года. Позже самолеты применялись в качестве легкого бомбардировщика, штурмовика и самолета поддержки наземных войск. Опытный летчик на самолете "Зеро" A6M2 легко мог в маневренном воздушном бою зайти в хвост F4F. Но имея небольшой боекомплект к пушкам - всего 60 снарядов на ствол, японцы были вынуждены вести бой в основном с помощью пулеметов, а от пулеметного огня Wildcat был отлично защищен.

Несколько лучшие отзывы были о варианте FM-2. Этот самолет стал основным истребителем эскортных авианосцев, имел хорошую устойчивость и управляемость, отличные характеристики на пикировании и просторную кабину. Но малая колея и недостаточная прочность шасси всех самолетов Wildcat приводили к авариям при грубой посадке на палубу. Самолет мог бы иметь гораздо лучшие характеристики, если бы он имел пропеллер большего диаметра. Но конструкция шасси не позволяла увеличить высоту стоек. К тому же система уборки шасси была ручной и пилоту нужно было сделать до 30 оборотов штурвала, чтобы колеса прижались к нишам.

После поступления на авианосцы нового истребителя F6F, устаревшие Wildcat переводились в береговое ПВО, на конвойные авианосцы или в резерв. Но для самолетов, переведенных на поиск подводных лодок в Атлантике, война продолжалась. Обнаружив лодку Wildcat атаковал ее мелкими бомбами и ракетами, обстреливал из пулеметов. Кроме операций против подводных лодок, британские самолеты Wildcat приняли участие в поддержке десантов на Средиземном море и при высадке союзников в Нормандии.

Окончание морских сражений Второй мировой войны совпало и с концом боевой карьеры Wildcat. Всего было построено свыше 7700 самолетов Wildcat всех модификаций. 7722