El Grumman F6F Hellcat fue concebido originalmente como una versión avanzada del entonces caza de primera línea de la Armada estadounidense, el F4F Wildcat (ver colección NASM). El sustituto previsto del Wildcat, el Vought F4U Corsair (véase la colección NASM), que voló por primera vez en 1940, se mostraba muy prometedor, pero su desarrollo se vio frenado por problemas, como el accidente del prototipo. Como precaución ante posibles retrasos en la llegada del Corsair a la flota, en junio de 1941, la Marina pidió a Grumman que desarrollara una versión mejorada del Wildcat. Había sido diseñado en la década de 1930 y su rendimiento no estaba a la altura de los cazas más nuevos.
Claramente, la necesidad más apremiante en el Wildcat era un motor más grande para aumentar el rendimiento. Sin embargo, un motor más grande requeriría el uso de una hélice más grande, lo que a su vez requería un tren de aterrizaje más alto para aumentar la distancia al suelo. Una mayor potencia también requería una mayor superficie alar y un aumento de la superficie de las superficies verticales y horizontales de la cola. El ala también tendría que bajarse desde la posición media del fuselaje del Wildcat para acomodar el nuevo tren de aterrizaje de accionamiento hidráulico, que sustituiría al obsoleto sistema manual de su predecesor. Por lo tanto, lo que Grumman propuso a la Marina fue un caza completamente nuevo. El avanzado Wildcat se había convertido, mediante un proceso de evolución, en el Hellcat.
Sin embargo, el F6F Hellcat seguía teniendo un parecido familiar con su predecesor y había poco que fuera revolucionario en su diseño. La simplicidad era una característica de los aviones Grumman. Se utilizaban componentes conocidos y la facilidad de fabricación era siempre una prioridad.
El ingeniero jefe de Grumman, William Schwendler, era partidario de construir componentes con el doble de resistencia que la requerida en las especificaciones. Esta práctica haría del F6F un avión resistente, sin complicaciones y fácil de fabricar. El Hellcat era legendario por su robustez e incluso se rumoreaba en broma que estaba hecho de acero. Esta historia surgió del hecho de que, debido a la escasez en tiempos de guerra, Grumman no había podido adquirir el acero estructural para construir la nueva fábrica en la que se producirían los Hellcat. El director general de Grumman, Jake Swirbul, consiguió comprar parte del acero necesario de los restos de un ferrocarril elevado de Nueva York. La broma era que el acero no se había destinado a la fabricación de la fábrica, sino a la de los Hellcats.
El XF6F-1 Hellcat voló por primera vez en junio de 1942 con un motor Wright R-2600 Cyclone de 1.600 CV. Demostró ser fácil de volar y no tenía malas características. En 1944, Leroy Grumman voló con éxito un Hellcat de producción, a pesar de que no se había subido a una cabina en muchos años. Sin embargo, la velocidad y la tasa de ascenso no estaban a la altura de las expectativas, así que Grumman sustituyó el motor Wright por el motor Pratt & Whitney R-2800-8 Double Wasp, de 18 cilindros. Al igual que el Hellcat, el R-2800 era robusto y de fácil mantenimiento. También impulsaría al Corsair y está considerado como uno de los mejores motores alternativos jamás producidos. Al mismo tiempo, una hélice Hamiliton Standard Hydromatic sustituyó a la hélice Curtiss. El Hellcat re-motorizado fue designado como XF6F-3.
Grumman tenía tanta confianza en el Hellcat que la producción comenzó en octubre de 1942, mientras el prototipo aún estaba en pruebas. Esta apuesta dio sus frutos y la Marina aceptó el primer F6F-3 de producción en enero de 1943. El avión se había vuelto más importante que nunca con el continuo retraso del Corsair. Las batallas de 1942 también habían proporcionado a los pilotos de la Armada experiencia de primera mano con el Mitsubishi A6M Zero de Japón (véase la colección de la NASM), cuyas capacidades resultaron bastante sorprendentes para los estadounidenses, y las deficiencias del Wildcat eran ahora evidentes. La Marina necesitaba desesperadamente el mayor rendimiento del Hellcat para combatir el dominio del Zero.
El Hellcat demostraría ser superior a su principal oponente japonés en la mayoría de las categorías de rendimiento, especialmente a gran altura. La única ventaja que el Zero conservó a lo largo de la guerra fue su legendaria capacidad de giro a bajas velocidades. Sin embargo, esta ventaja desaparecía a velocidades superiores a los 200 nudos, debido a las fuerzas aerodinámicas sobre los mandos del caza japonés. Los Zeros, ligeramente blindados, tampoco eran rivales para la robusta construcción del Hellcat y sus seis cañones de calibre 50. Hasta el final de la guerra, aviones japoneses como el Kawanishi N1K George (véase la colección de la NASM) no desafiaron al Hellcat. Pero nunca estuvieron disponibles en cantidad suficiente y el Zero siguió siendo el más numeroso de los cazas japoneses.
Debido a la previsión de Grumman de iniciar la producción con antelación, los Hellcat empezaron a salir de la línea de montaje inmediatamente y la construcción continuó a un ritmo cada vez mayor. La producción de Hellcats fue aún más notable si se tiene en cuenta que muchos de los empleados de Grumman nunca habían construido aviones antes. Gran parte del mérito del extraordinario ritmo de producción de los F6F se debe a la capacidad de gestión de Grumman y Swirbul. Fomentaron un ambiente familiar y proporcionaron muchos servicios modernos a sus trabajadores, como guarderías y oficinas de asesoramiento. Como resultado, la tasa de rotación de los empleados de Grumman era la mitad de la de otros fabricantes de aviones.
El Hellcat sufrió muy pocas modificaciones durante la guerra. Los F6F-3 sirvieron hasta el final del conflicto, pero a mediados de 1944 Grumman introdujo el F6F-5. Externamente, el nuevo modelo sólo se diferenciaba ligeramente de su predecesor. Las principales diferencias eran un blindaje adicional, un empenaje reforzado y la adición del motor R-2800-10W, que tenía inyección de agua para un aumento limitado de la potencia de combate. Las lengüetas de resorte en los alerones también aumentaron la maniobrabilidad. La mayor característica del F6F-5 era su versatilidad. Podía llevar tanto cohetes como bombas. Esto se hizo más importante a medida que se redujo el número de bombarderos en los portaaviones y los cazas tuvieron que llevar a cabo una gama más amplia de misiones. También hubo versiones de ambos modelos que estaban equipadas con radar para servir como cazas nocturnos, así como una versión de reconocimiento fotográfico. Una de las últimas versiones que sirvió en la Armada de Estados Unidos fue el F6F-5K, un avión teledirigido. Se produjeron 12.275 Hellcats hasta noviembre de 1945. Verían el servicio de posguerra en un papel limitado en la Armada estadounidense hasta 1953, y también en las armadas francesa y uruguaya.
Los Hellcats estadounidenses y británicos se adjudicarían la destrucción de 5.203 aviones japoneses en el Pacífico y 13 aviones alemanes en Europa para una pérdida de sólo 270 F6F. Esto supuso un ratio de bajas de 19 a 1. Sin embargo, una de las cifras más notables relacionadas con el F6F fue su eficacia como caza de escolta para los aviones de ataque. Entre 1943 y 1945, cuando el Hellcat estaba en servicio, sólo se sabe que se perdieron 42 bombarderos o torpederos basados en portaaviones a manos de aviones japoneses.
El F6F-3 Hellcat del Museo Nacional del Aire y del Espacio, BuNo. 41834, fue construido en la fábrica de Grumman en Bethpage, Nueva York, en febrero de 1944 bajo el contrato NOA-(S)846. Fue entregado a la Marina el 7 de febrero y llegó a San Diego, California, el día 18. Fue asignado al Escuadrón de Cazas 15 (VF-15) en el USS Hornet (CV12) con destino a Hawai. A su llegada, fue asignado al VF-3 donde sufrió daños en un aterrizaje con ruedas en NAS Barbers Point, Hawaii. Tras ser reparado, fue asignado a la VF-83 donde fue utilizado en un papel de entrenamiento hasta el 21 de febrero de 1945.
Después de numerosos traslados, el 41834 fue convertido en un avión no tripulado F6F-3K con la instalación de un sofisticado equipo de radiocontrol. Estaba pintado de rojo con una cola rosa que llevaba el número 14. Su misión era ser utilizado en la Operación Crossroads – las pruebas de la bomba atómica en el atolón de Bikini. Voló el 24 de junio de 1946, con un piloto, en un vuelo de práctica y fue lanzado, sin tripulación, poco después de la primera prueba de la bomba. La instrumentación a bordo y las placas fotográficas pegadas a la palanca de mando permitieron obtener datos sobre la radiactividad. Otros tres vuelos tripulados precedieron al último vuelo no tripulado del 25 de julio de 1946, que evaluó la primera explosión submarina. Los registros indican que la exposición de este avión a la nube radiactiva fue mínima y la radiación residual es insignificante.
El F6F-3K 41834 fue trasladado a NAS Norfolk y registró su último vuelo el 25 de marzo de 1947, con un total de 430,2 horas de vuelo. Fue asignado al Museo Nacional del Aire el 3 de noviembre de 1948, y permaneció en Norfolk hasta el 4 de octubre de 1960, cuando fue trasladado por barcaza a Washington y almacenado. En 1976 este Hellcat fue prestado al Museo USS Yorktown en Charleston, Carolina del Sur. Se realizó una restauración superficial en el museo, pero debido al duro entorno y a su mal estado el Hellcat fue devuelto al NASM el 16 de marzo de 1982. En 1983, fue enviado a Grumman Aerospace, donde un equipo de voluntarios restauró completamente el avión. En 1985, fue enviado de nuevo a las instalaciones de preservación, restauración y almacenamiento Paul E. Garber en Suitland, Maryland, y almacenado. El F6F-3 Hellcat de la NASM está expuesto en el centro Steven F. Udvar-Hazy, cerca del aeropuerto internacional de Dulles, en Virginia.