戰爭爆發時，英國缺乏重型轟炸機，這是他們認為將戰爭帶到德國所必需的。而德國則缺乏能夠切斷英國大西洋海軍補給線的方法。戰爭對每一方的空軍都提出了苛刻的要求。在第二次世界大戰開始的一年內，德國空軍和英國皇家空軍對轟炸機與戰鬥機之間的平衡理論進行了無數次的測試。在戰爭過程中，隨着美國的加入，成千上萬的飛機被摧毀，數十個城市遭到破壞。
德國空軍最初試圖將轟炸機和戰鬥機結合起來，支援對波蘭、法國和低地國家的地面行動。對鹿特丹和華沙的空襲沒有遇到頑強的戰鬥機抵抗，法國戰役的勝利主要是由德國坦克和步兵贏得的，而非轟炸機。但當英國拒絕屈服時，德國試圖利用轟炸摧毀皇家空軍，破壞英國工業，並為兩棲入侵英吉利海峽清理障礙。德國的戰略是用轟炸行動消耗皇家空軍的戰鬥機力量，然後對英國航空工業造成足夠的破壞，以保持其優勢。
皇家空軍的戰鬥機司令部建立了一個複雜的信息收集和分發系統，使其能夠在最有利的情況下攔截來犯的德國編隊。這為英國節省了大量的燃料和時間，並使攔截更具殺傷力，這是德國無法持續的。德國轟炸機通常在戰鬥機的支持下行動，而不是獨立的編隊。德國人嘗試了各種不同的支援方案，儘管他們受到遠離基地作戰的困擾。
颶風和噴火戰鬥機，以及支持它們的情報和雷達設備，對德國造成的損害超過了德國空軍的承受能力。此外，德國轟炸機根本沒有足夠的載彈量對英國造成足夠的破壞。英國工業生產的戰鬥機數量遠遠超過德國工業生產的轟炸機，確保了皇家空軍始終佔據優勢，尤其是在英國自己的領土上。雖然戰況一度緊張，但戰鬥機贏得了戰爭初期的對決。
隨着戰爭的持續發展，德國轟炸機的支持者可以合理地反對，因為德國空軍缺乏一種真正的重型轟炸機，既能自我保護，同時又能對敵人造成嚴重破壞。最終，皇家空軍和美國空軍建造了這種類型的轟炸機，前者由阿夫羅蘭開斯特和漢德利·佩奇哈利法克斯代表，後者由波音B-17飛行堡壘和康索爾德B-24解放者代表。所有這些轟炸機的速度都在每小時280英里左右，英國轟炸機攜帶更重的載荷（超過12,000磅），而美國轟炸機為了防禦裝備，犧牲了炸彈載荷
皇家空軍在1942年開始了轟炸行動。面對盟軍轟炸機編隊的是德國的多層防禦。這些包括預警雷達、天空觀察員和攔截中隊，包括Bf-109和福克沃爾夫Fw-190。後者能夠以每小時425英里的速度飛行，以每分鐘3,300英尺的速度爬升。皇家空軍主要在夜間飛行來減少德國這一系統的殺傷力，因為在夜間進行視覺識別和攔截是困難的。
另一方面，美國人致力於測試他們的晝間精確轟炸理論，這使得美國空軍轟炸機直接與德國戰鬥機交戰。這將使德國空軍的消耗變得巨大，同時也確保了轟炸行動的準確性。但美國轟炸機在準確擊中目標方面遇到了困難，這在很大程度上是因為德國空軍戰鬥機的騷擾攻擊。1943年的施魏因福特空襲是轟炸機在攻擊德國防空系統時所面臨困難的一個絕佳例子。這次空襲旨在摧毀德國的軸承生產能力，從而破壞德國的戰爭經濟，但結果是美國轟炸機損失慘重；第一次空襲損失了60架，第二次空襲損失了77架。德國總共損失了不到70架戰鬥機。
德國空軍的攔截機並沒有擊落所有的轟炸機，但它們也不需要這樣做；它們只需要造成一種消耗率。盟軍的問題更加嚴重的是，被擊落的德國飛行員在德國上空很快就能重新服役，而盟軍的轟炸機機組人員最終被關進了戰俘營。德國人的戰術是用炸彈或火箭破壞轟炸機編隊，然後攻擊單個的轟炸機，這些轟炸機相對容易被擊落。一些德國飛行員甚至撞擊盟軍飛機，這是一種讓許多飛行員能夠倖存下來的戰術。
隨着1944年和1945年轟炸行動進入高潮，美國空軍為其轟炸機引入了遠程護航。這使得轟炸機變成了一種反作用力工具，因為德國戰鬥機在與護航的轟炸機編隊交戰時處於嚴重的劣勢。與此同時，德國人引入了戰爭中的頂級攔截機——Me-262“燕子”噴氣戰鬥機，其速度可以超過每小時550英里，爬升速度為每分鐘1,200米。盟軍設法對德國造成了可怕的破壞，儘管代價巨大。
二戰在歐洲進行的戰略轟炸機攻勢將世界上最先進的轟炸機與最先進的戰鬥機對峙了起來。戰鬥機對轟炸機造成了可怕的損失，但攻勢無疑對德國的工業生產產生了深遠影響。盟軍方面損失了數千架轟炸機和戰鬥機，德國方面有大量戰鬥機飛行員陣亡。盟軍和德國的軍事傷亡都是可怕的，德國平民的傷亡也同樣嚴重。
盟軍擁有足夠的經濟優勢，能夠將大量的人力和物資投入到攻勢中，從而對結束戰爭產生了積極影響。
