Los orígenes del P-61 se iniciaron en los cielos británicos en 1940. La extraordinaria proeza de la RAF durante la Batalla de Inglaterra fue presenciada de primera mano por un grupo de oficiales del ejército norteamericano, comandados por el General Emmonds. Quedaron impresionados por los logros épicos de los cazas británicos en misiones diurnas y nocturnas. Sin embargo, se dieron cuenta de la necesidad británica de un avión específico que desempeñase el papel de caza nocturno. A su regreso a los EE.UU., el equipo de oficiales recomendó el desarrollo inmediato de un caza totalmente nuevo. La aprobación de la propuesta fue rápidamente seguida en el otoño de 1940 de la emisión de especificaciones para seleccionar un avión lo bastante grande para alojar el abultado equipo de radar necesario y el armamento pesado.

El diseño del prototipo comenzó en otoño de 1940 al enviarse a los diferentes fabricantes los requisitos previos para el diseño del caza nocturno. Northrop remitió su diseño preliminar al Army Air Corps el 7 de diciembre de 1940, y recibió un contrato para fabricar dos prototipos XP-61 el 30 de enero de 1941.

Caza gigante para su tiempo, el XP-61 poseía las dimensiones de un bombardero medio. Con un peso cargado de casi 15 toneladas, tenía una envergadura de 20 metros y una velocidad máxima de casi 590 km/h. La góndola de la tripulación, situada entre ambos motores, alojaba al piloto, artillero y radio operador-artillero. Todo el armamento iba instalado dentro de esta góndola, y consistía en una torreta General Electric de control remoto que montaba cuatro ametralladoras de 12'7 mm., una batería de cuatro cañones de 20 mm. fija en posición ventral, y un equipo de radar en el morro. La estructura de la góndola central era de aleación de aluminio laminado, tipo semimonocasco.

Las alas se componían de láminas, dos largueros y estructura cantilever formada por seis ensamblados de paneles: dos internos, dos externos y dos en las puntas. Todo el combustible iba contenido en las alas en depósitos tras los motores. Las góndolas de los motores alojaban también el tren de aterrizaje principal.

El primer vuelo tuvo lugar el 26 de mayo de 1942. Tuvo éxito pero el programa acelerado de pruebas pronto indicó la necesidad de cambiar las superficies horizontales de cola, los flaps y los alerones. Northrop recibió un pedido de 13 aviones de pruebas YP-61 y una célula estática de pruebas que se entregaron en 18 meses, entre agosto y septiembre de 1943.

La urgente necesidad de cazas nocturnos en todos los teatros de operaciones conllevó un pedido de 200 aviones mucho antes de que el XP-61 fuese probado. La entrega de los primeros P-61A se inició en octubre de 1943. Las pruebas mostraron que el avión era muy dócil y manejable. La maniobrabilidad se consideró excelente para un aparato de su peso y tamaño. Sin embargo, el mismo peso del avión impedía realizar maniobras violentas, tales como barrenas y toneles rápidos.

El modelo B era similar en todo al A, excepto en la ligera prolongación del morro. Tanto los pilotos de pruebas como los ingenieros consideraron excelentes las prestaciones del modelo B. Sin embargo, los informes del frente solicitaban un incremento de la velocidad y el techo del aparato. Para mejorarlos se desarrollaron los modelos C y D. Los cambio principales supusieron la mejora de los motores Pratt & Whitney, la introducción de hélices Curtiss Electric de palas anchas y de turbosobrealimentadores General Electric. La velocidad máxima se incrementó a 692 km/h y el techo de servicio a los 12.500 metros.

Dos P-61B fueron seleccionados para desarrollar un caza de escolta de altas prestaciones y largo alcance que incorporase las mismas características básicas de los otros modelos del P-61. El avión se designó XP-61E y sus principales modificaciones fueron la omisión de la torreta (sustituida por una cúpula de burbuja), la adición de tanques de combustible en la zona central y trasera del fuselaje, y un equipo de radio nuevo. Igualmente, el equipo de radar fue reemplazado por cuatro ametralladoras de calibre 50 que complementaban la batería ventral de 20 mm. En octubre de 1945 se cancelaron los planes previos para el desarrollo del XP-61F, caza biplaza similar al modelo E.

Excluyendo las variantes del P-61E, el último modelo producido fue el P-61G. En 1945 se modificaron 16 P-61B para convertirlos en aparatos de reconocimiento meteorológico. Estos aviones iban desprovistos de armamento y radar, y llevaban motores Pratt & Whitney 2800.

Se fabricaron un total de 706 P-61 (674 hasta la rendición de Japón), más 20 aparatos experimentales y específicos. Para otras compañias norteamericanas más experimentadas esta tarea hubiese sido suficiente, pero para Northrop, nacida menos de dos años antes del inicio de la guerra, fue un éxito destacado.

The origins of the P-61 go back to the skies over Britain in 1940. The extraordinary feats of the RAF during the Battle of Britain were witnessed first-hand by a team of U.S. Army officers, headed by General Emmonds. They were impressed by the singular achievements of British fighters flying day and night missions. But they sensed the need for a special-purpose aircraft to perform the night fighter role. Upon return to the U.S., the team recommended immediate development of a totally new fighter. Approval was quickly followed by the issuance of a specification in the fall of 1940 calling for an aircraft large enough to house the required bulky radar equipment and extra heavy armament.

Design of the prototype aircraft started in October 1940 when preliminary requirements were placed with leading U.S. manufacturers as a basis for the design of a night fighter. Northrop submitted his preliminary design to the Army Air Corps on 7 December 1940, and received a contract on January 30, 1941, for two XP-61 airplanes.

A giant among fighter aircraft of the day, the XP-61 had the dimensions of a medium bomber. Grossing nearly 30,000 pounds, it had a wingspan of 66 feet and a maximum speed of 366 mph. The crew nacelle, located between the engines, housed a team of three: the pilot, the gunner and the radar operator-gunner. All armaments were located within the crew nacelle and consisted of a General Electric remote-controlled turret containing four 50-caliber machine-guns, a battery of four 20mm cannon in a fixed ventral position, and a radar installation in the nose. Structure of the crew nacelle was of aluminium alloy of the stressed skin, seminonocoque type.

The wing consisted of a stressed skin, two spar, cantilever structure composed of six panel assemblies: two inner, two outer and two tip. All design fuel was carried in inner wing tanks immediately aft of the engine installations. Engine nacelles also housed the main landing gear.

The first flight took place on May 26, 1942. The flight was successful but the accelerated test program soon indicated the need for certain modifications in the horizontal tail surfaces, flaps and ailerons. An order for 13 service test YP-61 and one static test airframe followed the XP-61 contract. They were all delivered within 18 months of receipt of contract, during August and September 1943.

The pressing need for night fighters in all theaters of operation prompted a 200-aircraft production order well before the first of the XP-61s took to the air. Delivery of the first P-61As started in October 1943. Flight tests showed the P-61A to be an extremely docile and manageable aircraft. Maneuverability was considered excellent for an aircarft of its size and weight. However, the sheer weight of the machine ruled out intentional violent maneuvers such as spins and snap rolls.

The B versión was similar in every respect to the A, except for a slight extension of the fuselage nose. Engineers and test pilots alike considered the performance characteristics of the B series aircraft as excellent. However, mounting reports from combat zones pointed to a need for increased speed and higher altitude capabilities. To achieve these capabilities models C and D were developed. Main modifications involved updating of the Pratt & Whitney engines, adding wide-bladed Curtiss Electric propellers and General Electric turbo superchargers. Maximum speed was inceased to 430 mph, and service ceiling was raised to 41,000 feet.

Two P-61B aircrafts were selected for modifications to develop a high-performance, long-range escort fighter that incorporated the same basic features of the other models in the P-61 series. This aircraft was designated as XP-61E and the main changes developed consisted of omitting the gun turret and adding a bubble canopy, the addition of fuel tanks in the center and aft section of the crew nacelle and new radio equipment. Similarly, the nose radar was replaced by four 50-caliber machine-guns which complemented the ventral battery of 20mm cannon. Plans to develop an XP-61F as two-seat fighter similar to the E model were cancelled in October 1945.

Excluding the F-15 derivatives of the P-61E, the final model to be produced was the P-61G. Sixteen P-61Bs were modified in 1945 as weather reconnaissance airplanes. All armament and radio equipment were removed, and the engines changed to a Pratt & Whitney R-2800.

A total of 706 (674 by V-J Day) plus 20 experimental and special-purpose modifications were produced. For the more experienced aircraft companies in the U.S. this would have been task enough, but for a company like Northrop, which had been born less than two years before the onset of WWII, it was a very creditable achievement.