Учитывая опыт боевого применения авиации в начале второй мировой войны командование американского флота быстро пришло к выводу, что авиапарк палубных самолетов стремительно устаревает и уступает качественно самолетам потенциального противника - Японии. Основной американский палубный истребитель F4F Wildcat не мог конкурировать с новейшим японским истребителем Mitsubishi Zero. В июне 1941 года ВМС США заключили с фирмой Grumman договор о коренной модернизации самолета Wildcat.

Было решено установить на новый истребитель мощный двигатель Write R-2600 Cyclone (1600л.с.) и избавиться от двух основных недостатков F4F - шасси с малой колеей и неэффективного винта малого диаметра. Увеличение массы двигателя, емкости топливных баков и боекомплекта вызвало рост размеров и полетной массы. Новый самолет получился самым большим из всех одномоторных истребителей, когда-либо строившихся не только в США, но и в мире. Шасси было радикально переделано, теперь вместо "втяжной трапеции" самолет имел мощные высокие стойки, убиравшиеся в крыло назад по полету с разворотом на 90°. Самолет из среднеплана превратился в низкоплан, фюзеляж был переконструирован полностью, теперь он имел грушевидное сечение вместо круглого. Конструкция крыла также претерпела значительные изменения.

Вооружение из шести 12,7-мм пулеметов располагалось вне диска винта, в складной части крыла. Для улучшения маневренных характеристик крылу придали толстый несущий профиль. Для улучшения обзора ось двигателя была отклонена вниз на 3°. В целом, самолет получивший обозначение F6F Hellcat, оказался технологичнее своего предшественника. Фюзеляж имел более простую форму, панели обшивки были либо прямыми, либо одинарной кривизны. Хвостовая балка обшивалась внахлест. В конструкции планера широко применялись штампованные детали.

Испытания первого опытного самолета начались 26 июня 1942 года. Самолет отличался простотой в управлении, прекрасными посадочными характеристиками, неплохой горизонтальной маневренностью. Но мощность двигателя оказалось недостаточной и на самолет установили двигатель большей мощности - Pratt Whitney R-2800 (2000л.с.) с трехлопастным воздушным винтом. В конструкцию истребителя было внесено несколько незначительных изменений и в таком виде самолет пошел в серию под обозначением F6F-3. Его поставки в ВМС начались в январе 1943 года.

На первых серийных самолетах не было точек для подвески оружия, но они устанавливались в полевых условиях силами ремонтных мастерских. В середине 1943 года была выпущена небольшая серия ночных истребителей F6F-3E/N, оснащенная РЛС AN/APS-6, располагавшейся на передней кромке правой консоли крыла. РЛС могла обнаружить бомбардировщик на дальности 7-8км. Производство самолетов модификации F6F-3 закончилось в конце апреля 1944 года. Было выпущено 4403 самолета, включая 167 ночных истребителей.

Hellcat стал основным палубным истребителем США. Его важным достоинством была поразительная живучесть: благодаря прочной конструкции и бронезащите он мог выдерживать большое количество попаданий. Все баки были запротектированы, а также частично защищены броней. Летчик был защищен спереди и сзади бронещитками большой площади, имелся также и бронеподдон.

Новая модификация F6F-5 отличалась улучшенной бронезащитой, измененным фонарем кабины, усиленной конструкцией хвостовой части фюзеляжа и наличием бомбодержателей и пусковых установок НУРС. Силовая установка осталась прежней. Все F6F-5 имели узлы подвески для РЛС и гнездо для ее экрана на приборной панели. Было построено 7870 самолетов F6F-5, включая ночные истребители F6F-5N. По ленд-лизу в Англию было отправлено 1320 истребителей Hellcat.

Во второй половине 1944 года фирме Chance Vought удалось довести свой палубный истребитель Corsair до состояния успешной эксплуатации с палуб авианосцев. Боевые характеристики этого истребителя были лучше, чем у Hellcat, и Corsair занял доминирующее положение в истребительных подразделениях флота США. Однако F6F благодаря ракетному и бомбовому вооружению неплохо справлялся с ролью истребителя-бомбардировщика и штурмовика. Не было замены ему и как ночному истребителю с бортовой РЛС.

До самого конца войны эти самолеты активно использовались как с авианосцев, так и с наземных баз. В воздушных боях над Японскими островами F6F пришлось встретиться с грозным противником - японскими армейскими истребителями Ki-84 и Ki-100, которые по всем параметрам превосходили Hellcat. Потери американцев стали расти. Но вклад F6F в победу над Японией огромен. За два года боев американские летчики на F6F сбили 5156 самолетов, что составляет 3/4 от общего количества побед морской авиации США. Всего около 270 истребителей Hellcat было потеряно в воздушных боях.

По окончании войны все самолеты F6F были переведены в резерв ВМС на береговые базы, но продолжали летать, так как были самыми простыми в пилотирования самолетами ВМС США. Их использовали для подготовки молодых летчиков. В 1951 году самолеты официально сняли с вооружения. Всего было построено свыше 12 тысяч истребителей этого типа.

Во время корейской войны некоторые машины были переделаны в крылатые торпеды для атаки плотин и прочих важных точечных целей. Переделка заключалась в установке в фюзеляже цилиндрического контейнера с 1500кг взрывчатки и системы радиоуправления.