O Grumman F6F Hellcat foi originalmente concebido como uma versão avançada do então actual caça da Marinha dos EUA, o F4F Wildcat (ver colecção NASM). A substituição pretendida do Wildcat, o Vought F4U Corsair (ver colecção da NASM), lançado pela primeira vez em 1940, estava a mostrar grande promessa, mas o desenvolvimento foi retardado por problemas, incluindo a queda do protótipo. Como precaução contra possíveis atrasos na chegada do Corsário à frota, em Junho de 1941, a Marinha pediu à Grumman que desenvolvesse uma versão melhorada do Wildcat. Tinha sido concebida nos anos 30 e o seu desempenho não estava à altura do padrão dos caças mais recentes.
A necessidade mais premente do Wildcat era claramente um motor maior para aumentar o desempenho. Um motor maior, porém, exigiria a utilização de uma hélice maior, que por sua vez exigia um trem de aterragem mais alto para aumentar a distância ao solo. Mais potência exigia também mais área das asas, e um aumento da área das superfícies da cauda vertical e horizontal. A asa precisaria também de ser baixada da posição de fuselagem média do Wildcat para acomodar o trem de aterragem mais recente operado hidraulicamente, o que substituiria o sistema manual obsoleto do seu antecessor. O que Grumman propôs à Marinha, portanto, era um combatente inteiramente novo. O avançado Wildcat tinha-se tornado, por um processo de evolução, no Hellcat.
O F6F Hellcat ainda tinha uma semelhança familiar, no entanto, com o seu antecessor e havia pouco que fosse revolucionário no seu design. A simplicidade era uma marca distintiva dos aviões Grumman. Utilizavam-se componentes conhecidos, e a facilidade de fabrico era sempre uma prioridade.
O engenheiro chefe da Grumman William Schwendler era um defensor da construção de componentes com o dobro da força requerida nas especificações. Esta prática tornaria o F6F um avião resistente, descomplicado e fácil de fabricar. O Hellcat era lendário pela sua robustez e até se dizia, a brincar, que era feito de aço. Esta história surgiu do facto de, devido à escassez em tempo de guerra, a Grumman não ter sido capaz de adquirir o aço estrutural para construir a nova fábrica na qual a Hellcat seria produzida. Numa jogada cheia de recursos, o gerente geral da Grumman, Jake Swirbul, foi capaz de adquirir algum do aço necessário dos restos de uma ferrovia elevada da cidade de Nova Iorque. A piada era que o aço não tinha ido para a fabricação da fábrica, mas para a fabricação da Hellcats.
O XF6F-1 Hellcat voou pela primeira vez em Junho de 1942 com um motor Wright R-2600 Cyclone de 1.600 hp. Provou ser fácil de voar, sem más características. Em 1944 Leroy Grumman, por capricho, pilotaria com sucesso um Hellcat de produção, apesar de não ter estado num cockpit durante muitos anos. No entanto, a velocidade e a velocidade de subida não estavam à altura das expectativas, por isso Grumman substituiu o motor Wright pelo motor Pratt iv de 2.000 hp & Whitney R-2800-8 duplo Wasp, motor de 18 cilindros. Tal como o Hellcat, o R-2800 era robusto e de fácil manutenção. Também alimentaria o Corsair e é considerado um dos melhores motores alternativos alguma vez produzidos. Ao mesmo tempo, uma hélice Hamiliton Standard Hydromatic substituiu a hélice Curtiss. A Hellcat reequipada foi designada como XF6F-3.
Grumman estava tão confiante na Hellcat que a produção começou em Outubro de 1942, enquanto o protótipo ainda estava em teste. Esta aposta valeu a pena e a Marinha aceitou a primeira produção de F6F-3 em Janeiro de 1943. A aeronave tinha-se tornado mais importante do que nunca com o contínuo atraso do Corsair. As batalhas de 1942 tinham também dado aos pilotos da marinha experiência em primeira mão com o Mitsubishi A6M Zero do Japão (ver colecção NASM), cujas capacidades vieram como um choque para os americanos, e as deficiências do Wildcat eram agora facilmente visíveis. A Marinha precisava desesperadamente do aumento do desempenho do Hellcat para combater o domínio do Zero.
O Hellcat provaria ser superior ao seu principal adversário japonês na maioria das categorias de desempenho, especialmente a grande altitude. A única vantagem que o Zero manteve durante toda a guerra foi a sua lendária capacidade de virar a velocidades mais lentas. Esta vantagem desapareceu, contudo, a velocidades superiores a 200 nós, devido às forças aerodinâmicas nos controlos dos caças japoneses. Os Zeros levemente blindados também não eram compatíveis com a construção robusta do Hellcat e seis pistolas de calibre .50. Só no final da guerra é que aviões japoneses como o Kawanishi N1K George (ver colecção NASM) desafiariam o Hellcat. Mas nunca estiveram disponíveis em quantidade suficiente e o Zero permaneceu o mais numeroso dos caças japoneses.
Por causa da previsão da Grumman em iniciar a produção mais cedo, a Hellcats começou imediatamente a rolar para fora da linha de montagem e a construção continuou a um ritmo cada vez maior. A produção da Hellcat foi ainda mais notável considerando que muitos dos empregados da Grumman nunca tinham construído aviões antes. Muito do crédito pela notável taxa de produção de F6Fs vai para as capacidades de gestão da Grumman e Swirbul. Eles fomentaram um ambiente familiar e forneceram muitos serviços modernos aos seus trabalhadores, tais como creches e gabinetes de aconselhamento. Como resultado, a taxa de rotação de trabalhadores da Grumman foi metade da de outros fabricantes de aviões.
A Hellcat viu uma alteração notavelmente pequena durante a guerra. F6F-3s serviram até ao fim do conflito, mas em meados de 1944 Grumman introduziu o F6F-5. Externamente, o novo modelo diferiu apenas ligeiramente do seu predecessor. As principais diferenças foram a placa de blindagem adicional, um empena reforçado, e a adição do motor R-2800-10W, que tinha injecção de água para um impulso limitado no poder de combate. As abas de mola nos ailerons também aumentavam a manobrabilidade. A maior característica do F6F-5 foi a sua versatilidade. Podia transportar foguetes, bem como bombas. Isto tornou-se mais importante à medida que o número de bombardeiros nos ailerons era reduzido e os caças tinham de levar a cabo uma gama mais vasta de missões. Havia também versões de ambos os modelos que estavam equipados com radar para servir como caças nocturnos, bem como uma versão de foto-reconhecimento. Uma das últimas versões a servir na Marinha dos E.U.A. foi a F6F-5K target drone. 12.275 Hellcats foram produzidos até Novembro de 1945. Veriam o serviço do pós-guerra num papel limitado na Marinha dos EUA até 1953, e também nas marinhas francesa e uruguaia.
Hellcats americanos e britânicos reivindicariam a destruição de 5.203 aviões japoneses no Pacífico e 13 aviões alemães na Europa por uma perda de apenas 270 F6Fs. Isto equivalia a uma relação morte-perda de 19 para 1. Um dos números mais notáveis relacionados com o F6F, contudo, foi a sua eficácia como caça de escolta para aviões de ataque. De 1943-1945, quando o Hellcat estava em serviço, sabe-se que apenas 42 bombardeiros ou torpedos foram perdidos para aviões japoneses.
O Hellcat F6F-3 do National Air and Space Museum, Bu No. 41834, foi construído na fábrica de Grumman’s Bethpage, Nova Iorque, em Fevereiro de 1944, sob o contrato NOA-(S)846. Foi entregue à Marinha a 7 de Fevereiro, e chegou a San Diego, Califórnia, a 18 de Fevereiro. Foi atribuída ao Esquadrão de Caças 15 (VF-15) no USS Hornet (CV12) com destino ao Havai. À chegada, foi destacado para VF-3, onde sofreu danos numa aterragem de wheels-up em Barbers Point da NAS, Hawaii. Após reparação, foi atribuída a VF-83, onde foi utilizada numa função de treino até 21 de Fevereiro de 1945.
Após numerosas transferências, 41834 foi convertida para um zangão alvo F6F-3K com a instalação de sofisticado equipamento de rádio-controlo. Foi pintado de vermelho com uma cauda cor-de-rosa que transportava o número 14. A sua missão era ser utilizada na Operação Crossroads – os testes atómicos à bomba no Atol de Bikini. Voou a 24 de Junho de 1946, com um piloto, num voo prático e foi lançado, sem tripulação, logo após o primeiro teste de bomba. Instrumentação a bordo e placas fotográficas coladas ao bastão de controlo obtiveram dados sobre a radioactividade. Mais três voos tripulados precederam o último voo não tripulado, a 25 de Julho de 1946, que avaliou a primeira explosão subaquática. Os registos indicam que a exposição desta aeronave à nuvem radioactiva foi mínima e a radiação residual é insignificante.
F6F-3K 41834 foi transferida para o NAS Norfolk e registou o seu último voo a 25 de Março de 1947, com um total de 430,2 horas de voo. Foi atribuído ao Museu Nacional do Ar a 3 de Novembro de 1948, e permaneceu em Norfolk até 4 de Outubro de 1960, quando foi transferido por barcaça para Washington e colocado em armazém. Em 1976, este Hellcat foi emprestado ao USS Yorktown Museum em Charleston, na Carolina do Sul. Uma restauração superficial foi realizada no museu, mas devido ao ambiente agreste e ao seu mau estado, o Hellcat foi devolvido à NASM a 16 de Março de 1982. Em 1983, foi enviado para a Grumman Aerospace onde uma equipa de voluntários restaurou completamente o avião. Em 1985, foi enviado de volta para a Paul E. Garber Preservation, Restoration and Storage Facility em Suitland, Maryland, e colocado em armazém. O Hellcat F6F-3 da NASM está em exposição no centro Steven F. Udvar-Hazy perto do Aeroporto Internacional de Dulles na Virgínia.