新挑战
在两次大战之间的和平岁月里，德国武装力量对于夜间空战的思考和准备处于一种非常落后的状态中。纳粹全面掌权之后很快就开始重新武装德国，其中一个极其重要的举动就是打造一支在世界范围内都堪称领先的空军。然而，尽管德国空军很快就在作战飞机的数量和质量上取得了飞跃式的发展，并且在许多战术领域拥有了足够的技术储备，但是在夜战领域却几乎还是“一穷二白”。一言以蔽之，在德国人看来，即便未来发生战争，即便自己的领空存在遭遇入侵的风险，那种敌人能够在夜里对第三帝国实施大规模空袭的可能性也是几乎不存在的。
这种观点倒不是德国人的自大狂，事实上，当欧洲局势开始吃紧后，在英国和法国空军分别制订的空袭德国工业目标计划中，也将轰炸机的行动限制于“白昼飞行”。这一思维定式的结果是，德国空军直到1937年才对“适合拦截夜袭轰炸机的飞机”这一科目进行了首次论证。而讨论的结果就是Bf 110是仅有的一种“适合”的机型，理由是该机相对较大的体躯能够搭载各种必要的夜战设备。不过由于仅仅是“论证”，这次会议结束后没有任何人提出要着手将Bf 110改装成为夜间战斗机。
1939年9月德国入侵波兰，二战爆发，“白昼空战”的理论似乎随后得到了证实。面对大举飞越领空的德国飞机，弱小的波兰空军在战争初期奋起反抗，导致在华沙、克拉考、莫德林等地上空发生了颇为激烈的空战，而所有这些冲突无一例外地都是在白天上演的。与波兰缔结军事同盟的英法两国对德宣战，但是地面部队宣而不战，在营地里演出一幕幕“静坐战争”和“奇怪战争”的滑稽剧。不过，空中并不平静，英法飞机和驻守西境的德国飞机不时相遇，不时招致短暂交战，而这些交战也全都是在白天发生的。
时至1940年5月德军打响西线战役之后，这种“白昼空战”的局面终于被打破了。当然，双方空战的主要时段还是从拂晓到日暮。但是，随着英国皇家空军开始在夜里派出少数轰炸机进袭德国本土的目标，夜间空战这一残酷的空战样式正式登场了，这令二战空战的参战各方开始经受“全时段无休”的严峻考验。
德国人终于算是有了一种夜战飞机，可问题是，Bf 110C是不折不扣的昼间驱逐机，把它投入夜战显然存在着“专业不对口”的困扰。而所谓把C型“改”为夜战机的做法，唯一明显的变化居然只是把那挺MG 15自卫机枪给移除了。总体上看，这批C型飞机完全没有特殊的夜战设备，和昼间驱逐机并无二致。
装有雷达的战斗机
在Bf 110C于第三帝国的夜空中紧急“站岗放哨”几个月之后，驱逐机的设计者威利・梅塞施密特博士和他的设计团队终于拿出了第一种专用的夜间战斗机方案，这就是属于F系列中的Bf 110F-4。F-4 型于1941年投入量产，起初的产量极其有限，到次年3月才达到月产量36架。在下一种Bf 110夜战机型出现之前，它就是德国空军夜战部队的主力装备。
为F-4提升发动机功率主要是为了在这种飞机上搭载多种夜战电子设备，具体包括APZ 5A导航系统和FuG 202机载雷达等。Bf 110F-4于是成为德军第一种装备雷达的战斗机，而这一变化的影响是划时代的。
“里希腾施坦”B/C的问世给了夜间战斗机一双真正的眼睛，这种机载雷达的搜索角为70°，工作频率490MHz，最大作用距离4千米，最小作用距离200米，正好可以和飞行员的目力视野范围相接。安装在飞机上的FuG 202配有3个显示器，1台显示距离-仰角度，1台显示距离-方位，第3台显示绝对飞行高度。操控雷达的任务自然落在了后座机组的身上，自此，Bf 110的后座也从驱逐机时代的无线电操作员/后座机枪手升级为雷达操作员/无线电操作员/后座机枪手的三位一体 “复合型人才”。
从此，机首上插满杆状的八木式天线便成了Bf 110夜间战斗机乃至其他各种德国夜战机的标志性外观特征。当然，受到雷达和武器等新增设备的影响，Bf 110F-4在实战中几乎很难达到厂方测得的最大飞行速度。考虑到牺牲速度换来了夜战能力，没有人对此发出过太多的抱怨。
“最后一种”
G-4以用于昼间行动的G-2为基础改进而成，改动的地方很多，包括在机首增加装甲、加强座舱框架强度、增加新式电台和导航设备，以及至关重要的一点：配备了机载截击雷达。因为电子设备和武装方案的差异，G-4存在多种子型，其中典型型号的性能数据如下：
GM 1装置多被用于高空战斗机，是用来弥补航空发动机在高高空出力不足的问题。之所以用在Bf 110夜战机上，出发点是应对英军“蚊”式高空战机的威胁。但是它的实际使用情况却如一名Bf 110飞行员所说的，“理论上，这一装置非常不错，但我们很少用它。”
快速灵活的“蚊”式兼具战斗机和轰炸机的多面手特质，不过在夜战条件下，这种英国飞机很少在8000米以上的高度活动，从而让GM 1装置往往无用武之地。而在一般的飞行高度上，德国夜战机也根本不需要在一瞬间突然大幅度提速。于是，大部分交付部队的G-4/U7很快就被它们的使用者拆除了氧化氮储存罐，而此举倒是让机组成员们松了一口气――他们总认为自己身后的这玩意儿太危险了。
大概是听取了前线的反馈，当下一个型号G-4/U8于1943年11月投产时，便将U7的氧化氮储存罐换成了1个容量为540升的燃料箱和1个35升的机油箱。依靠这些额外燃料，Bf 110G-4的最大航程增加了350千米，不过飞行员们对它的评价是“操纵性不佳”。
除了上述以“U”为后缀的子型外，生产厂家还为不同阶段的G-4准备了多种可选装部件，以“R”为后缀而称为野战改装套件。这些部件种类繁多，包括ETC 500型机腹炸弹挂架、ETC 50型机翼炸弹挂架、300升机翼副油箱等等，不一而足。
发动机、机炮、雷达
对于夜间战斗机来说，比机炮更加重要的东西就是机载雷达。G-4的雷达配备采取分段进行，在生产线上只在机身预装内置电路和机鼻天线，出厂后再送往专门车间集中安装和校试雷达。