В 1939 году флот США начал программу по модернизации старых и постройке целого ряда новых авианосцев. На этих авианосцах должны были базироваться истребители F4F Wildcat и разведчики-бомбардировщики SBD Dauntless. Однако торпедные эскадрильи все еще имели на вооружении самолеты Douglas TBD-1 Devastator, которые были приняты на вооружение в 1937 году. Возможностей модернизации этого торпедоносца по увеличению скорости и радиуса действия не было, поэтому был необходим совершенно новый самолет.

В октябре 1939 года, флот США выдал авиационным компаниям запрос на новый трехместный торпедоносец-бомбардировщик. Свои проекты представили несколько компаний, но только самолеты Chance Vought XTBU-1 и Grumman XTBF-1 были допущены к конкурсу. Прототип XTBF-1 был оснащен двигателем воздушного охлаждения, имел цельнометаллическую конструкцию. По своей схеме это был среднеплан с высоким, овальным сужающимся к хвосту фюзеляжем. Высокий фюзеляж позволил выделить место для внутреннего бомбоотсека под центропланом крыла и для нижней задней оборонительной стрелковой точки. В бомбоотсеке можно было разместить торпеду весом 2000 фунтов, либо четыре 500-фунтовые бомбы, либо дополнительный топливный бак. Экипаж из трех человек размещался в кабине закрытой длинным фонарем, которая заканчивалась стрелковой башенкой, оснащенной сервоприводом.

Стрелковая башня с электроприводом была отдельным модулем с вооружением, стрелком, средствами управления и боеприпасами, размещенными внутри укрытого шарообразным плексигласовым колпаком бронированного корпуса. В башне устанавливался пулемет калибром 12,7мм, его наведение по высоте и горизонту осуществлялось одной ручкой с пистолетной рукояткой. Кроме этого самолет был вооружен передним 7,62-мм пулеметом и пулеметом такого же калибра в задней нижней стрелковой точке.

Первый прототип самолета XTBF-1 оснащенный двигателем Wright Cyclone R-2600-8 мощностью 1700л.с. взлетел 7 августа 1941 года. Уже после первых испытаний выявились проблемы с путевой устойчивостью и на самолете установили длинный форкиль. Для бомбометания с пикирования в качестве тормозов могли использоваться выпущенные стойки шасси. Крылья складывались вдоль фюзеляжа гидроприводом, а меньшие размеры XTBF-1 со сложенными крыльями стали решающим фактором, благодаря которому фирма Grumman выиграла контракт у компании Vought.

Хотя первый прототип был потерян из-за пожара в воздухе, но вскоре был достроен второй прототип, который успешно завершил испытания. В декабре 1941 года флот официально принял торпедоносец TBF-1 Avenger на вооружение. Уже в первый год производства на самолет начали устанавливать радар ASB класса "воздух-поверхность", антенны которого размещались под консолями крыла. Первая эскадрилья торпедоносцев прибыла в Перл Харбор в мае 1942 года. За два месяца на новый самолет были перевооружены все эскадрильи. К концу 1942 года фирма Grumman выпускала по 60 машин TBF в месяц, но флоту нужно было больше самолетов, чем компания могла построить. Поэтому выпуск самолетов был переведен на заводы автомобильной компании General Motors. Торпедоносцы, собранные компанией GM, получили обозначение TBM-1. Всего до декабря 1943 года было построено около 2300 самолетов TBF, а компания GM продолжала выпуск самолетов TBM до конца войны, собрав свыше 7500 машин.

В ходе модификации было усилено вооружение самолета, который получил два передних 12,7-мм пулемета в крыле для подавления вражеской зенитной артиллерии, вместо одного 7,62-мм пулемета под капотом двигателя. Был усилен силовой набор крыла, а самолет получил обозначение TBF-1С/TBM-1C. Стандартная морская авиационная торпеда Mk 13, была слишком медленна и ненадежна, поэтому часто атаки вражеских кораблей оказывались неудачными. Сбрасывать торпеду приходилось на высоте не более 30м при скорости менее 185км/ч, что подвергало экипажи торпедоносцев большому риску. С появлением модифицированной торпеды Mk.13-1A скорость сброса торпеды возрасла до 520км/ч, а высота - до 250м. Но чаще Avenger использовался в роли бомбардировщика. При сбросе бомб с пикирования под углом от 30 до 45° точность попадания была очень высокой.

Угроза, исходящая от немецкого подводного флота, привела к разработке специализированных вариантов Avenger и созданию специальных противолодочных подразделений в US Navy. Действующие в центральной Атлантике подводные лодки оказались вне радиуса действия самолетов берегового базирования. Для борьбы с ними был создан новый класс авианосцев - эскортный авианосец, вооруженный смешанной эскадрильей из 20-28 истребителей Wildcat и бомбардировщиков Avenger. Располагая большим радиусом действия и имея возможность нести в бомбоотсеке четыре глубинные бомбы, Avenger оказался эффективным противолодочным самолетом.

В 1943 году на торпедоносцы начали устанавливать радары ASD-1 с параболической антенной, установленной на правом крыле. Эта модификация получила обозначение TBF-1D/TBM-1D. Благодаря радару стал возможным ночной поиск подводных лодок, для чего была отработана методика ночных взлетов и посадок. Основным оружием против немецких подводных лодок кроме глубинных бомб стали авиационные ракеты. Под консолями крыла устанавливали направляющие для восьми пятидюймовых ракет HVAR. Первое боевое использование ракет американским самолетом произошло 11 января 1944 года. Всего четырнадцать атлантических авианосных противолодочных групп потопили в общей сложности 53 немецкие подводные лодки.

В феврале 1943 года флот США предложил фирме Grumman провести работы по увеличению мощности силовой установки самолета Avenger. На самолеты модификации TBM-3 начали устанавливать двигатели Wright R-2600-20 мощностью 1900л.с. Новый двигатель потребовал перепроектирования капота и установку дополнительных створок жалюзей. Часть самолетов были оснащены радаром AN/APS-3. TBM-3 стал основным вариантом самолета Avenger, их было выпущено свыше 4000 экземпляров.

В конце 1944 года в производство был запущен облегченный вариант TBM-3E. Задняя нижняя стрелковая точка была удалена, изменена конструкция посадочного гака. Антена радара монтировалась на съемном пилоне под крылом. Вес самолета снизился почти на тонну. Производство самолетов было завершено в сентябре 1945 года, но Avenger оставался на вооружении до июня 1954 года.

За время войны почти тысяча самолетов Avenger были поставлены в Великобританию, где они получили обозначение Tarpon. На этих самолетах устанавливались английские прицелы и радиооборудование, монтировались узлы крепления ракетных ускорителей для облегчения взлета, мачта радиоантенны стала складной, так как ангарные палубы британских авианосцев были ниже чем у американских. Торпедоносцы Tarpon стали одними из наиболее эффективных палубных самолетов авиации британского флота. Они использовались в Северной Атлантике и Северном море для противолодочных операций, и для атак немецких кораблей у Норвежского побережья. В 1945 году эти самолеты были включены в состав британских сил на Тихом океане.

Самолет широко поставлялся на экспорт и служил еще в нескольких странах. Вскоре после начала Корейской войны, флот США ощутил острую потребность в грузовом самолете, который бы мог доставлять людей и грузы на авианосцы находящиеся в море. Ряд самолетов Avenger были переделаны в транспортные TBM-3R. Стрелковую башню удалили, форма фонаря была изменена, а в кабине оборудовали места для семи пассажиров. В бомбоотсеке могли устанавливаться носилки с ранеными. Позже для использования в качестве палубного транспортного самолета был разработан Grumman C-1 Trader.

В разгар холодной войны угроза со стороны советских подлодок вынудила флот США снова вернуться к противолодочному варианту Avenger. Ряд имевшихся ТВМ-3Е модифицировали в вариант TBM-3S для выполнения ASW миссий, установив на них новую электронику и вооружение. На месте стрелковой башни оборудовали место оператора радара. Самолет был оборудован установкой для сброса сонарных буев, он мог нести глубинные бомбы, акустические торпеды и неуправляемые ракеты. Ударные противолодочные самолеты TBM-3S обычно использовались в паре с самолетом ДРЛО TBM-3W. Действуя самостоятельно такая группа могла выслеживать и нападать на вражеские подводные лодки без помощи надводных кораблей.

Окончательно самолеты Avenger были списаны в июле 1960 года.