Во второй половине XX в. истребительная авиация претерпела коренные изменения. Еще во Второй мировой войне истребителям приходилось выполнять боевую задачу, отличную от основной, — борьбу за господство в воздухе. Тяжелые истребители союзников, а также немецкий Me-10-, японский «Зерро» и некоторые другие сражались как дальние разведчики, бомбардировщики, штурмовики, истребители дальнего сопровождения бомбардировщиков. Не случайно в военную лексику вошли такие понятия, как истребители-бомбардировщики, многоцелевые истребители, ударный истребитель и др.
Боевые возможности истребителей последних поколений определяются совокупностью характеристик, напрямую зависящих от конструкции планера самолета, силовой установки, бортового оборудования и вооружения.
Наибольшее число самолетов выполнено по нормальной аэродинамической схеме (МиГ-21, F-22 А и др.). Широкое применение нашла схема «бесхвостика» («Рафаль», «Тайфун» и др.). Особенностью всех современных схем является то, что нижние поверхности фюзеляжа и крыла составляют общую аэродинамическую поверхность. Распространенный тип фюзеляжа — полумонокок цельнометаллической конструкции.
Крыло современных истребителей по расположению относится к одной из схем: высокорасположенное (МиГ-28, F-22 А), среднерасположенное (МиГ-21, «Рафаль»), низкорасположенное (МиГ-22, «Тайфун»). По виду — трапецеидальное или треугольное. Используется также крыло с изменяемой геометрией (МиГ-23). Каждый самолет имеет свои конструктивные особенности и по другим агрегатам — хвостовое оперение, средства механизации крыла и т. д.
После окончания Второй мировой войны военная авиация вступила в свою новую фазу, в частности, ушли в историю конструкции, в том числе силовые элементы, выполненные из дерева (рейки, брусья, фанера), перкаль, неразъемные соединения с использованием клея — казеина, эмалита и др. Были исключения, но они составляли небольшую часть в производстве самолетов. Дерево использовалось в конструкциях самолетов, производимых в послевоенное время: хвостовая часть фюзеляжа и хвостовое оперение (Ил-2), рули (Ту-2), элементы планера (Ла-5), основной материал (Ли-2) и др. Материалом конструкции планеров самолетов были: сталь, алюминиевые сплавы, магниевые сплавы (незначительный процент). Именно они использовались при создании послевоенных самолетов. Особое место занимала знаменитая марка стали — хромансиль (30ХГСА). Стань использовалась десятилетиями для изготовления силовых ответственных элементов планера самолета, моторных рам, элементов шасси и т. д.
В последнюю треть XX в. в мировой практике самолетостроения в качестве конструкционных материалов для планера самолетов применялись и используются в XXI в. стали — легированные и нержавеющие; сплавы — алюминиевые, титановые, алюминиево-литиевые; стеклопластики, композиционные материалы, специальные пластмассы.
Композиционные материалы нашли широкое применение в авиастроении. В конце XX в. практически во всех создаваемых самолетах использовались неметаллические армированные материалы. Применение композиционных материалов дает преимущество перед традиционными самолетостроительными металлическими материалами — это надежность, более низкая себестоимость изделий, уменьшение всех элементов конструкций. В случаях применения композиционных материалов учитываются многие факторы: сохранение прогностных характеристик в пределах рабочих температур (высоких и резких), усталость высоких акустических нагрузок, стойкость к грозовым разрядам, восприятие случайных нагрузок, возможность появления внутренних трещин, расслоений, влажность и др.
После окончания Великой Отечественной войны советские самолеты были вооружены стрелковым оружием, стоявшим на вооружении в предвоенные и военные годы: пушки ШВАК, ВЯ, НС-37, НС-45, Б-20, НС-23; пулеметы ПВ-1, ДА, ДА-2, ШКАС, УЛЬТРА-ШКАС, УБ. Так, на штурмовике Ил-10 до 1955 г., в качестве средств атаки, помимо двух пушек, было установлено два пулемета ШКАС калибра 7,62 мм образца 1932 г.
На новых послевоенных истребителях пулеметы в качестве наступательного и оборонительного вооружения больше не применялись, разрабатывались новые образцы авиационных пушек. Со времен Первой мировой войны на вооружение самолетов стали по ступать ракеты, в тот период они применялись лишь для воздушной борьбы против дирижаблей противников. В конце XIX в. французский ученый Тюрпен изобрел свою ракету — «самодвижущее воздушное торпедо». Этому изобретению предшествовали другие фундаментальные работы ученых, в том числе русских. Применение ракет класса «воздух — воздух» Советскими ВВС относится к 1930-м гг. В 1931 г. появились отечественные ракеты РС-82 и РС-132 (82, 132 — калибр, мм). Они имели немыслимую для той поры дальность полета — 5000 м. Боевое применение ракетное оружие получило на Халхин-Голе в воздушных боях против японских агрессоров.
Широкое применение ракеты класса «воздух—воздух» получили во Второй мировой войне в истребительной авиации всех воюющих стран, а после ее окончания этот вид вооружения стал основным. На современных истребителях предусмотрено размещение различных типов вооружения и оборудования на узлах подвески под крылом и фюзеляжем. Это контейнеры с пушками, ракеты разных классов, бомбы разных видов (свободнопадающие, корректируемые и др.) и калибра, а также дополнительные топливные баки и аппаратура разведки. Один из основных показателей при оценке боевых качеств военных самолетов, в частности многоцелевых истребителей — весовая отдача, отношение массы боевой нагрузки самолета к ее стартовой массе. Вопросам повышения этого показателя уделялось, естественно, большое внимание на всех этапах развития авиации, и не только военной. Вторая мировая война стала экзаменатором в оценке эффективности боевых самолетов. Советский штурмовик Ил-2 имел коэффициент весовой отдачи 0,05 (бомбовая нагрузка в нормальном варианте составляла 300 кг, общая масса — примерно 6000 кг). Фронтовой бомбардировщик Пе-2 при стартовой массе, превышающей 6000 кг, мог нести торпеду или бомбы массой 600 кг.