Nel 1940, con la furia della Seconda Guerra Mondiale, la Royal Air Force iniziò a cercare progetti per un nuovo combattente notturno per combattere le incursioni tedesche su Londra. Avendo usato il radar per aiutare a vincere la Battaglia d'Inghilterra, gli inglesi cercarono di incorporare unità radar di intercettazione nell'aria più piccole nel nuovo design. A tal fine, la RAF ha incaricato la British Purchasing Commission negli Stati Uniti di valutare i progetti di aeromobili americani. La chiave tra i tratti desiderati era la capacità di vagare per circa otto ore, trasportare il nuovo sistema radar e montare più torrette.
Durante questo periodo, il tenente generale Delos C. Emmons, l'ufficiale aeronautico americano a Londra, è stato informato sui progressi britannici relativi allo sviluppo di unità radar di intercettazione per via aerea. Ha anche acquisito una comprensione dei requisiti della RAF per un nuovo combattente notturno. Compilando un rapporto, dichiarò di ritenere che l'industria aeronautica americana potesse produrre il disegno desiderato. Negli Stati Uniti, Jack Northrop venne a conoscenza dei requisiti britannici e iniziò a contemplare un grande motore gemellato. I suoi sforzi ricevettero un impulso più tardi quell'anno, quando una tavola del Corpo aereo dell'esercito americano presieduta da Emmons lanciò una richiesta per un caccia notturno basato sulle specifiche britanniche. Questi sono stati ulteriormente perfezionati dal comando del servizio tecnico aereo di Wright Field, OH.
Alla fine di ottobre 1940, il capo della ricerca di Northrop, Vladimir H. Pavlecka, fu contattato dal colonnello dell'ATSC Laurence C. Craigie, che descrisse dettagliatamente il tipo di velivolo che stavano cercando. Portando i suoi appunti a Northrop, i due uomini conclusero che la nuova richiesta dell'USAAC era quasi identica a quella della RAF. Di conseguenza, Northrop ha prodotto il lavoro svolto in precedenza in risposta alla richiesta britannica e ha subito avuto un vantaggio sui suoi concorrenti. Il progetto iniziale di Northrop ha visto la compagnia creare un velivolo con una fusoliera centrale sospesa tra due navicelle del motore e bracci posteriori. L'armamento era disposto in due torrette, una nel naso e una nella coda.
Trasportando un equipaggio di tre (pilota, cannoniere e operatore radar), il design si rivelò insolitamente grande per un combattente. Ciò era necessario per soddisfare il peso dell'unità radar di intercettazione nell'aria e la necessità di un tempo di volo prolungato. Presentando il progetto all'USAAC l'8 novembre, è stato approvato sul Douglas XA-26A. Raffinando il layout, Northrop sposta rapidamente le posizioni della torretta nella parte superiore e inferiore della fusoliera.
Le successive discussioni con gli USAAC hanno portato a una richiesta di aumento della potenza di fuoco. Di conseguenza, la torretta inferiore fu abbandonata a favore di quattro cannoni da 20 mm montati sulle ali. Questi sono stati successivamente riposizionati sul lato inferiore dell'aeromobile, simile al tedesco Heinkel He 219, che ha liberato spazio nelle ali per ottenere carburante aggiuntivo migliorando al contempo il profilo aerodinamico delle ali. L'USAAC ha anche richiesto l'installazione di rompifiamma sugli scarichi del motore, una riorganizzazione delle apparecchiature radio e punti difficili per i serbatoi di caduta.
Il progetto di base fu approvato dall'USAAC e un contratto emesso per i prototipi il 10 gennaio 1941. Designato l'XP-61, l'aereo doveva essere alimentato da due motori Pratt & Whitney R2800-10 Double Wasp che giravano Curtiss C5424-A10 quattro- eliche a pale, automatiche, piene di piume. Mentre la costruzione del prototipo procedeva, cadde rapidamente vittima di numerosi ritardi. Questi includevano difficoltà nell'ottenere le nuove eliche e l'equipaggiamento per la torretta superiore. In quest'ultimo caso, altri velivoli come la B-17 Flying Fortress, B-24 Liberator e B-29 Superfortress hanno avuto la priorità nel ricevere le torrette. I problemi furono infine risolti e il prototipo volò per la prima volta il 26 maggio 1942.
Man mano che il design si evolveva, i motori del P-61 furono cambiati in due motori Pratt & Whitney R-2800-25S Double Wasp con compressori meccanici a due stadi e due velocità. Inoltre, sono stati utilizzati flap di portata più ampia che hanno permesso una velocità di atterraggio inferiore. L'equipaggio era alloggiato nella fusoliera centrale (o gondola) con la parabola radar di intercettazione nell'aria montata all'interno di un naso arrotondato davanti alla cabina di pilotaggio. La parte posteriore della fusoliera centrale era chiusa da un cono di plexiglass, mentre la sezione anteriore presentava un baldacchino a forma di serra a gradini per il pilota e il cannoniere.
Nel progetto finale, il pilota e il cannoniere erano situati verso la parte anteriore dell'aeromobile mentre l'operatore radar occupava uno spazio isolato verso la parte posteriore. Qui hanno utilizzato un set di radar SCR-720 che è stato utilizzato per dirigere il pilota verso gli aerei nemici. Mentre il P-61 si chiudeva su un aereo nemico, il pilota poteva vedere un radar più piccolo montato nella cabina di pilotaggio. La torretta superiore del velivolo era gestita a distanza e mirata aiutata da un computer giroscopico di controllo del fuoco GE2CFR12A3 di General Electric. Montaggio di quattro .50 cal. mitragliatrici, potrebbe essere sparato dal cannoniere, dall'operatore radar o dal pilota. Nell'ultimo caso, la torretta sarebbe bloccata in una posizione di sparo in avanti. Pronta per il servizio all'inizio del 1944, la P-61 Black Widow divenne il primo caccia notturno appositamente progettato dalle Forze aeree dell'esercito americano.
La prima unità a ricevere il P-61 fu il 348th Night Fighter Squadron con sede in Florida. Un'unità di addestramento, il 348 ° ha preparato gli equipaggi per lo spiegamento in Europa. Altre strutture di addestramento sono state utilizzate anche in California. Mentre gli squadroni di caccia notturni all'estero passavano al P-61 da altri velivoli, come il Douglas P-70 e il britannico Bristol Beaufighter, molte unità della Vedova Nera si formarono da zero negli Stati Uniti. Nel febbraio del 1944, i primi squadroni P-61, il 422 ° e il 425 °, furono spediti in Gran Bretagna. Arrivando, hanno scoperto che la leadership USAAF, incluso il tenente generale Carl Spaatz, temeva che al P-61 mancasse la velocità di ingaggiare gli ultimi combattenti tedeschi. Invece, Spaatz ordinò che gli squadroni fossero equipaggiati con le zanzare britanniche De Havilland.
Ciò fu resistito dalla RAF che desiderava trattenere tutte le zanzare disponibili. Di conseguenza, si è tenuta una competizione tra i due velivoli per determinare le capacità del P-61. Ciò ha comportato una vittoria per la vedova nera, anche se molti alti funzionari USAAF sono rimasti scettici e altri credevano che la RAF avesse deliberatamente lanciato la gara. Ricevendo il loro aereo a giugno, il 422 ° iniziò le missioni in Gran Bretagna il mese seguente. Questi velivoli erano unici in quanto erano stati spediti senza le loro torrette superiori. Di conseguenza, i cannonieri dello squadrone furono riassegnati alle unità P-70. Il 16 luglio, il tenente Herman Ernst ha segnato la prima uccisione del P-61 quando ha lanciato una bomba volante V-1.
Muovendosi attraverso la Manica più tardi in estate, le unità P-61 iniziarono a ingaggiare l'opposizione tedesca presidiata e pubblicarono un ammirevole tasso di successo. Sebbene alcuni aerei siano stati persi a causa di incidenti e incendi a terra, nessuno è stato abbattuto da aerei tedeschi. Quel dicembre, il P-61 ha trovato un nuovo ruolo in quanto ha aiutato a difendere Bastogne durante la Battaglia del Bulge. Usando il suo potente complemento di cannone da 20 mm, l'aereo attaccò i veicoli tedeschi e le linee di rifornimento mentre aiutava i difensori della città assediata. Con il progredire della primavera del 1945, le unità P-61 trovarono gli aerei nemici sempre più scarsi e il numero di uccisioni diminuì di conseguenza. Sebbene il tipo fosse usato anche nel Teatro Mediterraneo, le unità lì spesso li ricevevano troppo tardi nel conflitto per vedere risultati significativi.
Nel giugno del 1944, i primi P-61 raggiunsero il Pacifico e si unirono al 6th Night Fighter Squadron su Guadalcanal. La prima vittima giapponese della Vedova Nera fu una Mitsubishi G4M "Betty" che fu abbattuta il 30 giugno. Ulteriori P-61 raggiunsero il teatro mentre l'estate avanzava, sebbene gli obiettivi nemici fossero generalmente sporadici. Ciò ha portato a diversi squadroni che non hanno mai segnato un'uccisione per la durata della guerra. Nel gennaio del 1945, un P-61 aiutò il raid contro il campo di prigionia di Cabanatuan nelle Filippine distraendo le guardie giapponesi mentre si avvicinava la forza d'assalto. Con il progredire della primavera del 1945, gli obiettivi giapponesi divennero praticamente inesistenti sebbene a un P-61 fosse attribuito il punteggio per l'uccisione finale della guerra quando abbatté un "Tojo" Nakajima Ki-44 il 14 agosto 15.
Sebbene le preoccupazioni per le prestazioni del P-61 persistessero, è stato mantenuto dopo la guerra poiché USAAF non possedeva un efficace caccia notturno a propulsione. Il tipo fu affiancato dall'F-15 Reporter che era stato sviluppato durante l'estate del 1945. Essenzialmente un P-61 disarmato, l'F-15 trasportava una moltitudine di telecamere ed era destinato all'uso come aereo da ricognizione. Riprogettato F-61 nel 1948, l'aereo iniziò a essere ritirato dal servizio più tardi nello stesso anno e fu sostituito dall'F-82 Twin Mustang nordamericano. Rimontato come combattente notturno, l'F-82 servì da soluzione temporanea fino all'arrivo dell'F-89 Scorpion a propulsione a reazione. Gli F-61 finali furono ritirati nel maggio 1950. Venduti ad agenzie civili, gli F-61 e gli F-15 si esibirono in una varietà di ruoli alla fine degli anni '60.