Основные проблемы самолета Me.210 удалось решить еще до официального решения остановить его производство. Важность данного проекта для Luftwaffe была такова, что RLM предложило компании Messerschmitt доработать самолет и запустить его в серийное производство под новым обозначением Me.410 Hornisse. Испытания прототипа Me.410-V1 начались осенью 1942 года.

Конструкция Me.410 почти не отличалась от от предшественника. Немного изменилась форма крыла, оснащенного закрылками и автоматическими предкрылками. Фюзеляж был выполнен по типу последних опытных Me.210, а вместо двигателей DB.601F установили более мощные DB.603A мощностью 1750л.с. В программе испытаний было задействовано два десятка самолетов, часть из которых была переделанными Me.210. Большинство прототипов предназначались для испытании вооружения и оснащения.

Летные характеристики самолета Me.410 по сравнению с Me.210 заметно улучшились и были значительно лучше характеристик Bf.110. Управляемость стала вполне приемлимой, и машина уже не сваливалась самопроизвольно в штопор. В январе 1943 года первые серийные самолеты были переданы Luftwaffe.

Самолет выпускался в вариантах скоростного бомбардировщика Me.410A-1 и охотника Me.410A-2. Оба варианта несли одинаковое вооружение: две 20-мм пушки MG.151 и два 7,92-мм пулемета MG.17 в носовой части фюзеляжа и два 13-мм пулемета MG.131 в дистанционно-управляемых установках по бокам фюзеляжа. На внутренней подвеске оба самолета могли нести до 1000кг бомб. Бомбардировщик Me.410A-1 мог сбрасывать бомбы с пикирования и оснащался прицелом Stuvi 5В и наружными бомбосбрасывателями для четырех 50-кг бомб.

Выпускались и специализированные варианты, например, фоторазведчик Me.410-A-3 и тяжелый истребитель Me.410A-1/U2 с двумя дополнительными 20-мм пушками MG.151, установленными под бомбоотсеком. Часть машин было решено вооружить 50-мм пушкой BK.5, которую считали эффективным средством борьбы с бомбардировщиками союзников.

В апреле 1944 года начался выпуск варианта Me.410B c двигателями DB.603G с повышенной степенью сжатия. Для борьбы с бомбардировщиками было подготовлено несколько наборов вооружения. Под фюзеляжем самолета можно было установить две 30-мм пушки MK.103 или MK.108, или четыре 20-мм пушки MG.151. Испытывались и другие образцы вооружения, например, 37-мм пушка ВК-3,7 и револьверная пусковая установка на шесть 210-мм ракет Wurf Granat. Одна из пусковых установок выступала за контур фюзеляжа, все шесть ракет можно было выпустить за один заход.

Если сначала основным считался бомбардировочный вариант, то с весны 1944 года большинство машин действовало в составе групп тяжелых истребителей и разведчиков. Тяжелые двухмоторные истребители хорошо подходили для боев с американскими четырехмоторными бомбардировщиками. Небольшое количество самолетов использовалось в качестве ночных истребителей. Часть самолетов было доработано для нанесения ударов по кораблям с установкой морского поискового радара FuG.200 Hohentwiel и заменой пулеметов MG.17 на MG.131.

Несмотря на успешное начало боевого применения, количество самолетов Me.410 постоянно сокращалось. Они не могли противостоять маневренным американским истребителям Mustang. А с принятием осенью 1944 года программы, ограничивающей выпуск двухмоторных истребителей, производство самолетов Me.410 полностью прекратили. Всего к этому времени было построено 1160 самолетов.

К моменту прекращения производства Me.410 было разработано еще несколько вариантов. Торпедоносец Me.410B-5 предполагалось оснастить радаром FuG.200, а стрелковое вооружение ограничить двумя 20-мм пушками. Для увеличения дальности полета боковые пулеметные установки могли сниматься, а вместо них в бомбоотсек устанавливался дополнительный топливный бак. Вся боевая нагрузка подвешивалась снаружи: две 400-кг бомбы BT400 или шесть 200-кг бомб BT200. Самолет мог нести 900-кг торпеду LT-5b и даже бомбу SC1800.

Испытывались и другие варианты вооружения. Рикошетирующая бомба SB.800 Kurt предназначалась для уничтожения гидротехнических сооружений. Бомба SB.1000 имела удлиненный корпус для снижения сопротивления, а ее стабилизация при сбросе осуществлялась парашютом. Планирующая торпеда L.10 Friedensengel представляла собой настоящий планер с подвеской обычной торпеды. К планеру на тросе крепился датчик, а сброс торпеды производился в момент касания датчика воды. Этим обеспечивался правильный угол входа торпеды в воду.

Вариант Me.410C должен был получить новое крыло большего удлинения и сменными консолями размахом от 18 до 20,5м. Hос самолета был аэродинамически облагорожен и остеклен, стойки шасси стали двухколесными. Самолеты серии Me.410D должны были комплектоваться деревянными консолями с целью экономии стратегического сырья. Размах крыла высотного перехватчика Me.410H был увеличен до 23м, а вооружение состояло из двух 20-мм пушек MG.151, двух 30-мм пушек MK.108 и двух 30-мм пушек MK.103. Постройка этих вариантов не была завершена в связи с прекращением всей программы по самолету.