从1944年下半年开始，德国的天空中就开始出现一种奇怪的战斗机，没有螺旋桨，速度很快，飞行时发出尖锐的啸叫。今天的人们都知道，这是世界上第一种投入实战的喷气式战斗机Me-262。火箭之父康斯坦丁 齐奥尔科夫斯基很早就提出了喷气推进的原理，尽管这一般被认为是火箭推进原理的基础，实际上这也是喷气推进原理的基础，因为从某种意义上，喷气发动机可以看作使用空气作为氧化剂的液体火箭发动机。早在20世纪30年代，英国的弗兰克 惠特尔和德国的汉斯 冯 奥海恩就开始研究喷气式发动机。惠特尔于1930年申请了第一个喷气式发动机的专利，冯 奥海恩在不知情的情况下，于1936年也独立申请了自己的专利。两者的基本原理相近，但具体细节不同。惠特尔的发动机到1941年才在格洛斯特“先锋”式飞机上试飞，但冯 奥海恩的发动机在1939年就首先在亨克尔178轰炸机上试飞了。英国和德国在理论水平上的先后高下可以争论，但德国首先将喷气发动机实用化，梅塞斯密特Me-262喷气战斗机首先实现批量生产，用于和盟军飞机的空战。Me-262究竟是否有可能改变战争，这是一个可以永远争论下去的话题，但Me-262无疑在一夜之间惊醒了依然沉迷在螺旋桨里的全世界的空军：航空的未来在于喷气。
活塞式发动机通过螺旋桨产生拉力，螺旋桨转速越高，尺寸越大，拉力越大。但在桨叶尖端线速度达到声速的时候，阻力急剧增加，所以螺旋桨的转速是有限制的。螺旋桨尺寸增大，迎风阻力随之增大，桨叶尖端的线速度也随之增大，所以螺旋桨尺寸的限制更大。活塞式发动机飞机的速度最终受到限制，在第二次世界大战后期已经实际上撞上极限了。喷气式发动机通过喷气直接产生推力，发动机迎风阻力小，喷气速度也不受声速的限制，和已经受物理极限所困的活塞式发动机相比，前途不可限量。
早在1929年，苏联的斯特奇金就提出了喷气发动机的设想。1937年时，哈尔科夫航空研究所（Kh AI）的阿基普 留里卡首先提出具体的喷气发动机设计，定名为RTD-1（RTD为火箭涡轮喷气发动机的缩写），采用离心式压气机，设计推力为4.9千牛，Kh AI-2喷气战斗机的方案就以RTD-1为核心而设计，设计速度达到900千米/小时，但最终无疾而终。1938年时，留里卡调到列宁格勒（现圣彼得堡）的基洛夫工厂所属的第一特别设计局，在那里开始了推力为5.1千牛的RD-1发动机的设计。这是一台采用轴流式压气机的涡轮喷气发动机，到1941年5月时，已经完成70%，燃烧室和涡轮已经开始台架试验。但德军入侵打断了研制进程，基洛夫工厂开始受到进逼列宁格勒的德军的炮击。留里卡受命将未完成的RD-1拆开，就地掩埋，以防落入德军之手，人员则撤向乌拉尔方向。为了将全部精力投入正在迅速展开的大战，留里卡的团队投入了坦克发动机的改进工作，但不久之后，还在大战中的1942年8月，留里卡就受命在西伯利亚西部的斯维尔德洛夫斯克组建涡轮喷气发动机的设计团队，继续研制工作。
与喷气发动机同步进行的是喷气式战斗机的研制。米哈伊尔 古德科夫在脱离拉沃奇金设计局之后，开始独立设计喷气式战斗机。古德科夫的古 -VRD 设计方案基于典型的采用水冷发动机的螺旋桨发动机战斗机，将活塞式V12发动机换成喷气发动机，但发动机喷口在中机身以下，侧面看起来好像在机身底部形成一个阶跃一样。古-VRD方案没有获得批准，因为留里卡的S-18发动机还远没有到实用化的水平。等到日后留里卡的发动机终于出来了，古德科夫的设计局也已经解散了，成为又一个出师未捷身先死的早期探索者。
在1944年，拉沃奇金设计局的谢苗 阿列克塞耶夫负责设计了拉沃奇金的喷气式战斗机拉-VRD，这是全新设计的，和螺旋桨战斗机没有血缘关系了。阿列克塞耶夫采用较先进的两侧进气，发动机设置在较短的机身尾部，从两侧机翼向后引出一对尾撑，支撑像足球球门一样的双垂尾和高平尾，机翼下的主起落架也向尾撑内收起。尽管阿列克塞耶夫的高平尾没有放到垂尾顶端，但还是比喷气发动机的喷流位置要高，避免了古德科夫的设计可能遇到的炽热喷流烧灼机尾结构的问题。这个布局的另一个好处是发动机的选择比较灵活，甚至可以容易地由单发改为双发。但双尾撑的重量较大，世界上只有英国的德哈维兰“吸血鬼”战斗机和瑞典的萨伯J-21等不多的几种战斗机采用这个布局。最大的问题是留里卡的S-18发动机要到年底才可以用，而1945年一开始，拉沃奇金已经开始了更新的喷气式战斗机的设计了。阿列克塞耶夫以后调任高尔基的第21飞机厂任总设计师，还设计了几种喷气式战斗机，但都没有获准建造原型机，阿列克塞耶夫设计局也很快成为一个历史名词。
1943年春，留里卡和他的人马被调回莫斯科，在中央航空发动机研究所（Ts IAM）里组建喷气发动机研究部门。在苏联的航空科研体制内，Ts AGI负责气动研究和飞机的一般问题研究，Ts IAM负责发动机和热工方面的研究，全苏航空材料研究所（VIAM）则负责材料方面的研究。这三家中，Ts AGI名气较大，但实际上这三驾马车缺了一个都不行。
从1944年开始，从德国传来的关于喷气战斗机的情报越来越翔实，1月间俘虏了一个名叫弗兰克 瓦恩伯隆的德国兵，原以为就是一个汽车司机，实际上是一个工程师，曾在亨克尔的飞机工厂工作。他交代说，亨克尔的喷气式发动机和飞机都已经试飞了。同时，来自美英关于喷气式飞机的情报也像雪片一样到来，苏联感到了紧迫。1944年2月，苏联航空工业部组建了第一科学研究所（NII-1），将所有正在研制涡轮喷气发动机、脉动喷气发动机、冲压喷气发动机、液体和固体火箭发动机的人马统统归到一个机构，留里卡负责涡轮喷气发动机的部门，格鲁什科、杜什金、伊萨耶夫则受命研制火箭发动机，在喷气推进的问题上双管齐下。
列宁格勒的RD-1发动机的资料最终转移到了莫斯科，但留里卡发现这几年一过，RD-1已经落后了。重起炉灶的结果是S-18，推力增加到12.7千牛， 1946年春按TR-1定型生产。1947年春，最大推力增加到24.5千牛的TR-2设计完毕，但RD-45（苏联版的英国罗尔斯 罗伊斯“尼恩”涡轮喷气发动机）投产了，TR-2计划下马。
在战争的最后阶段，前线苏军开始占领制造Me-262 和喷气发动机的工厂，缴获Me-262的零件、发动机、技术文件甚至完整的飞机，其中一架在迫降过程中保存完好，简单修复一下就可以飞。苏联空军试飞院的头牌、米高扬的同学安德烈 柯切托夫担任试飞，1945年8月15日，在日本宣布无条件投降的这一天，柯切托夫成为苏联第一个驾驶喷气式飞机上天的人。试飞的结果表明了喷气式战斗机的优越性。NNI-1和TsIAM也开始对缴获的德国BMW003和Jumo004喷气发动机作台架测试。有趣的是，在此之前，美国通过租借法案向苏联运交了一大批贝尔P-39战斗机。苏联空军在使用中遇到一些技术问题，派柯切托夫到美国研讨这些技术问题。在美国期间，柯切托夫曾观摩过美国第一架喷气式飞机贝尔P-59的试飞。他是苏联第一个见识喷气式飞机的人。
为了尽快获得喷气式飞机的速度，而又避开喷气发动机的技术瓶颈，德国的亨克尔176成为第一种火箭动力飞机，但梅塞斯密特Me-163“彗星”是唯一量产的火箭动力战斗机，具有惊人的速度和爬升率，只是留空时间很短，真是名副其实的“彗星”。苏联在很早也开始了火箭动力飞机的研制，贝伦茨尼亚克和伊萨耶夫在1941年就设计了BI火箭动力飞机，在1942年5月14日首飞成功。但很快战争就开始扭转，并最终推向德国的土地，火箭动力的截击机失去了拦截的敌人轰炸机的机会，计划也就拖了下来，最终无疾而终了。不大为人所知的是，波利卡波夫最后的设计也是火箭动力截击机，这个被昵称为“小家伙”的设计是1943年开始的，但波利卡波夫在1944年6月30日突然病故之后，这个计划也就到头了。
战后，由于苏联喷气发动机进展迟缓，米格和很多同行一样，开始研制火箭动力的战斗机作为过渡。在缴获的德国瓦尔特HWK509液体火箭发动机的基础上，杜什科和格鲁什科研制了采用煤油和硝酸做推进剂的RD2M3W液体火箭发动机，围绕这个“飞行炸弹”设计的I-270就是米格的研究型火箭动力战斗机。这是苏联在战后唯一由主要战斗机设计局设计而且达到试飞状态的火箭动力飞机，采用平直翼和高置的T形尾翼。I-270的起飞重量的大半是燃料，最高速度可达1000千米/小时，升限18000米，但最大留空时间只有 9 分钟。从一开始，人们就明白，火箭动力战斗机是不实用的，这只是一个过渡。
除了有名的梅塞斯密特Me-262喷气式战斗机，纳粹德国还研制了亨克尔He-162喷气式战斗机。两种战斗机都投入了实战使用，前者是双发的重型战斗机，采用翼下吊挂发动机的布局。后者是单发的轻型战斗机，采用很少见的背负发动机的布局，这是为了避免简易跑道上起飞和着陆时发动机吸入砂石的问题。Me-262是“高端”，用于装备全部由老资格的王牌飞行员组成的加兰德中队那样的精英中队。He-162则是纳粹灭亡前的“大众战斗机”，打算在城市、乡村的每一个作坊里制造，缺乏经验的飞行员就能驾着它升空作战。当然，事实证明，He-162很是难飞，有经验的飞行员都容易手忙脚乱，缺乏经验的飞行员根本是门也没有。
苏联在是否直接仿制德国的Me-262或He-162喷气机的问题上发生了争论。这时苏军已经缴获了相当数量的德国飞机和发动机的整机和部件，可以拼装一定数量的飞机，缴获的技术资料和工装也足够开始仿制生产，组装和仿制显然可以及早形成战斗力。
亚历山大 雅克夫列夫是一个卓有成就的苏联飞机设计师，也是一个政治上很会站队的人，这使得他的进言经常得到高层的聆听。雅克夫列夫在仿制的问题上正确地指出，单纯仿制会扼杀苏联自己的设计。高层听进去了，苏联最终没有走简单仿制的道路。即使除了面子问题，仿制还有一个实际问题：德国设计的工艺要求太高，在德国备件耗尽后，苏联的工艺水平不足以在大批制造中保证质量。
在苏联的喷气发动机研制进度跟上来之前，苏联对德国的BMW003作为RD-20加以仿制，Jumo004则作为RD-10仿制。苏联还加以改进，最终研制出升级版本。1945年2月，苏联航空工业部决定，米格和苏霍伊用BMW003或RD-20发动机，集中于双发战斗机的研制。雅克夫列夫和拉沃奇金用Jumo004或RD-10发动机，集中于单发战斗机的研制。
米高扬的初始方案称为I-260，这个方案和Me-262如出一辙，采用翼下吊挂双发布局，这也是当时喷气战斗机的流行布局，英国的格洛斯特“流星”式战斗机采用了类似的布局，阿列克塞耶夫和苏霍伊的喷气式战斗机也都采用了这个布局，就连日本的流产的中岛“桔花”也是这个布局。设计在当年5月开始，预定年底完成。但是这个布局的迎风面积大，阻力大，沉重的发动机远离机身轴线，横滚时的转动惯量大，机动性不好。尤其成问题的是，单发失效后偏航力矩也大，而早期喷气发动机空中熄火的可能性还不小。风洞试验表明，在发动机推力有限的情况下，这样的喷气战斗机的速度潜力不大。