Im Jahr 1940, als der Zweite Weltkrieg tobte, suchte die Royal Air Force nach Entwürfen für einen neuen Nachtjäger, um deutsche Überfälle auf London zu bekämpfen. Nachdem die Briten das Radar für den Gewinn der Luftschlacht um England eingesetzt hatten, versuchten sie, kleinere Abfangradareinheiten in das neue Design einzubeziehen. Zu diesem Zweck beauftragte die RAF die britische Einkaufskommission in den USA mit der Bewertung amerikanischer Flugzeugkonstruktionen. Entscheidend für die gewünschten Eigenschaften war die Fähigkeit, etwa acht Stunden zu bleiben, das neue Radarsystem zu tragen und mehrere Geschütztürme zu montieren.
Während dieser Zeit wurde Generalleutnant Delos C. Emmons, der US-Luftfahrtoffizier in London, über die britischen Fortschritte bei der Entwicklung von Abfangradargeräten in der Luft unterrichtet. Er verstand auch die Anforderungen der RAF an einen neuen Nachtjäger. Als er einen Bericht verfasste, erklärte er, er glaube, dass die amerikanische Luftfahrtindustrie das gewünschte Design produzieren könne. In den Vereinigten Staaten erfuhr Jack Northrop von den britischen Anforderungen und begann über ein großes zweimotoriges Design nachzudenken. Später in diesem Jahr erhielten seine Bemühungen einen Schub, als ein Board des US Army Air Corps unter Vorsitz von Emmons einen Antrag für einen Nachtjäger auf der Grundlage der britischen Spezifikationen stellte. Diese wurden vom Air Technical Service Command in Wright Field, OH, weiter verfeinert.
Ende Oktober 1940 wurde der Forschungsleiter von Northrop, Vladimir H. Pavlecka, von ATSC-Oberst Laurence C. Craigie kontaktiert, der verbal den Typ des gesuchten Flugzeugs beschrieb. Die beiden Männer nahmen Northrop seine Notizen vor und kamen zu dem Schluss, dass der neue Antrag der USAAC nahezu identisch mit dem der RAF war. Infolgedessen produzierte Northrop die früher als Reaktion auf die britische Aufforderung geleistete Arbeit und hatte sofort einen Vorsprung gegenüber seinen Konkurrenten. Das Unternehmen entwickelte zunächst ein Flugzeug mit einem zentralen Rumpf, der zwischen zwei Triebwerksgondeln und Heckauslegern aufgehängt ist. Die Bewaffnung war in zwei Türmen angeordnet, einen in der Nase und einen im Heck.
Mit einer Besatzung von drei Mann (Pilot, Schütze und Radarbetreiber) erwies sich das Design als ungewöhnlich groß für einen Jäger. Dies war notwendig, um das Gewicht der Abfangradareinheit in der Luft und die Notwendigkeit einer längeren Flugzeit zu berücksichtigen. Als das Design am 8. November der USAAC vorgestellt wurde, wurde es über die Douglas XA-26A genehmigt. Northrop verfeinerte das Layout und verschob die Positionen der Geschütztürme schnell nach oben und unten im Rumpf.
Nachfolgende Gespräche mit der USAAC führten zu einer Forderung nach mehr Feuerkraft. Infolgedessen wurde der untere Turm zugunsten von vier in den Flügeln montierten 20-mm-Kanonen aufgegeben. Diese wurden später an der Unterseite des Flugzeugs neu positioniert, ähnlich der deutschen Heinkel He 219, die Platz in den Tragflächen für zusätzlichen Treibstoff freisetzte und gleichzeitig das Tragflächenprofil der Tragflächen verbesserte. Die USAAC forderte auch die Installation von Flammensperren an den Motorabgasen, eine Neuanordnung der Funkausrüstung und harte Punkte für Falltanks.
Das grundlegende Design wurde von der USAAC genehmigt und am 10. Januar 1941 ein Vertrag für Prototypen ausgestellt. Als XP-61 bezeichnet, sollte das Flugzeug von zwei Pratt & Whitney R2800-10 Double Wasp-Motoren angetrieben werden, die Curtiss C5424-A10 drehen. beschaufelte, automatische, vollfedernde Propeller. Als der Prototyp weiter gebaut wurde, kam es schnell zu einer Reihe von Verzögerungen. Dazu gehörten Schwierigkeiten bei der Beschaffung der neuen Propeller sowie die Ausrüstung für den oberen Turm. Im letzteren Fall hatten andere Flugzeuge wie die B-17 Flying Fortress, die B-24 Liberator und die B-29 Superfortress Vorrang beim Empfang von Geschützen. Die Probleme wurden schließlich überwunden und der Prototyp flog erstmals am 26. Mai 1942.
Als sich das Design weiterentwickelte, wurden die Motoren des P-61 gegen zwei Pratt & Whitney R-2800-25S Double Wasp-Motoren mit zweistufigen, zweistufigen mechanischen Kompressoren ausgetauscht. Zusätzlich wurden größere Klappen mit größerer Spannweite verwendet, die eine niedrigere Landegeschwindigkeit ermöglichten. Die Besatzung befand sich im zentralen Rumpf (oder in der Gondel), wobei die Abfangradarschale in der Luft in einer runden Nase vor dem Cockpit angebracht war. Der hintere Teil des zentralen Rumpfes war von einem Plexiglas-Kegel umschlossen, während der vordere Teil ein abgestuftes Gewächshaus-Vordach für den Piloten und den Schützen aufwies.
In der endgültigen Konstruktion befanden sich Pilot und Schütze vorne im Flugzeug, während der Radarbetreiber einen isolierten Raum nach hinten einnahm. Hier bedienten sie ein SCR-720-Radargerät, mit dem der Pilot auf feindliche Flugzeuge gelenkt wurde. Als sich die P-61 einem feindlichen Flugzeug näherte, konnte der Pilot ein kleineres Radarfernrohr im Cockpit sehen. Der obere Turm des Flugzeugs wurde ferngesteuert und mit Hilfe eines gyroskopischen Feuerleitcomputers GE2CFR12A3 von General Electric gesteuert. Montage von vier .50 cal. Maschinengewehre können vom Schützen, Radarbetreiber oder Piloten abgefeuert werden. Im letzten Fall würde der Turm in einer vorwärts schießenden Position verriegelt sein. Die P-61 Black Widow war Anfang 1944 einsatzbereit und wurde zum ersten speziell entwickelten Nachtjäger der US-Luftstreitkräfte.
Die erste Einheit, die den P-61 erhielt, war das 348. Nachtjägergeschwader in Florida. Die 348. Ausbildungseinheit bereitete die Besatzungen auf den Einsatz in Europa vor. Zusätzliche Trainingsmöglichkeiten wurden auch in Kalifornien genutzt. Während die Nachtjägerstaffeln in Übersee von anderen Flugzeugen wie der Douglas P-70 und dem britischen Bristol Beaufighter auf die P-61 umstellten, wurden in den USA viele Black Widow-Einheiten von Grund auf neu gebildet. Im Februar 1944 wurden die ersten P-61-Staffeln, die 422. und die 425., nach Großbritannien verschifft. Als sie ankamen, stellten sie fest, dass die Führung der USAAF, einschließlich Generalleutnant Carl Spaatz, besorgt war, dass die P-61 nicht schnell genug war, um die neuesten deutschen Kämpfer anzugreifen. Stattdessen wies Spaatz an, die Staffeln mit britischen De-Havilland-Mücken auszustatten.
Dem widerstand die RAF, die alle verfügbaren Mücken behalten wollte. Infolgedessen fand ein Wettbewerb zwischen den beiden Flugzeugen statt, um die Fähigkeiten der P-61 zu bestimmen. Dies führte zu einem Sieg für die Schwarze Witwe, obwohl viele hochrangige USAAF-Offiziere skeptisch blieben und andere glaubten, dass die RAF den Wettbewerb absichtlich geworfen hatte. Als die 422. im Juni ihr Flugzeug erhielten, begannen sie im darauffolgenden Monat Missionen über Großbritannien. Diese Flugzeuge waren insofern einzigartig, als sie ohne ihre oberen Geschütztürme verschifft worden waren. Infolgedessen wurden die Geschwadergeschütze P-70-Einheiten zugewiesen. Am 16. Juli erzielte Leutnant Herman Ernst den ersten Treffer der P-61, als er eine fliegende V-1-Bombe abschoss.
Später im Sommer zogen die P-61-Einheiten über den Kanal und begannen, sich mit der bemannten deutschen Opposition zu befassen. Die Erfolgsquote war bewundernswert. Obwohl einige Flugzeuge durch Unfälle und Bodenbrände verloren gingen, wurden keine von deutschen Flugzeugen abgeschossen. In diesem Dezember fand die P-61 eine neue Rolle, da sie Bastogne während der Ardennenoffensive verteidigte. Mit seiner mächtigen 20-mm-Kanone griff das Flugzeug deutsche Fahrzeuge und Versorgungslinien an und half den Verteidigern der belagerten Stadt. Im Laufe des Frühjahrs 1945 stellten P-61-Einheiten fest, dass feindliche Flugzeuge immer knapper wurden und die Zahl der Tötungen entsprechend sank. Obwohl der Typ auch im Mittelmeertheater verwendet wurde, wurden sie dort oft zu spät im Konflikt empfangen, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.
Im Juni 1944 erreichten die ersten P-61 den Pazifik und schlossen sich der 6th Night Fighter Squadron auf Guadalcanal an. Das erste japanische Opfer der Schwarzen Witwe war ein Mitsubishi G4M "Betty", der am 30. Juni abgeschossen wurde. Weitere P-61 erreichten das Theater im Verlauf des Sommers, obwohl feindliche Ziele im Allgemeinen sporadisch waren. Dies führte dazu, dass mehrere Staffeln für die Dauer des Krieges niemals einen Kill erzielten. Im Januar 1945 half ein P-61 bei dem Überfall auf das Kriegsgefangenenlager Cabanatuan auf den Philippinen, indem er die japanischen Wachen ablenkte, als sich die Angriffstruppe näherte. Im Laufe des Frühlings 1945 gab es praktisch keine japanischen Ziele mehr, obwohl einem P-61 die endgültige Kriegseroberung zugesprochen wurde, als er am 14./15. August einen Nakajima Ki-44 "Tojo" abschoss.
Obwohl die Besorgnis über die Leistung der P-61 anhielt, blieb sie nach dem Krieg bestehen, da die USAAF über keinen effektiven Nachtjäger mit Düsenantrieb verfügte. Der Typ wurde durch den im Sommer 1945 entwickelten F-15 Reporter ergänzt. Die F-15, im Wesentlichen eine unbewaffnete P-61, trug eine Vielzahl von Kameras und war für den Einsatz als Aufklärungsflugzeug vorgesehen. Das Flugzeug wurde 1948 als F-61 umbenannt und später im Jahr außer Dienst gestellt. Es wurde durch die nordamerikanische F-82 Twin Mustang ersetzt. Als Nachtjäger umgebaut, diente die F-82 als Zwischenlösung bis zur Ankunft des strahlgetriebenen F-89 Scorpion. Die letzten F-61 wurden im Mai 1950 in den Ruhestand versetzt. Sie wurden an zivile Agenturen verkauft. Die F-61 und F-15 spielten in den späten 1960er Jahren in verschiedenen Rollen.