1944年4月德国首先制成X-4型有线制导空空导弹，但尚未投入使用，第二次世界大战即告结束。战后，空空导弹的发展经历了三个阶段。
第一阶段是20世纪40年代中期至50年代中期。空空导弹只能对机动性能比较差的亚音速轰炸机实施尾追攻击，射程2～6千米，主要有美国的“响尾蛇”AIM-9B，苏联的AA-1导弹。
第二阶段为50年代中期至60年代中期。超音速轰炸机的出现和电子技术的发展，促使空空导弹的射程、横向过载、适用的高度和速度都有很大提高。制导规律普遍采用比例导引，导弹具有一定的拦射和全天候作战的能力，主要有美国的“麻雀”AIM-7E导弹等。但在越南和中东战争中的使用结果证明，这类空空导弹不宜用于攻击高速度、大机动飞行的目标。第三阶段是60年代后期至90年代。空空导弹在远距全方向、全高度、全天候拦射和近距格斗性能方面都得到了很大发展，如美国的“不死鸟”AIM-54C、“先进中距空空导弹（AMRAAM）”AIM -120、“响尾蛇”AIM-9L，苏联的AA-11、AA-12，法国的“魔术”2、“米卡”，美、英、联邦德国等国家合作研制的AIM-132等。1981年以来，美国和利比亚、叙利亚和以色列、英国和阿根廷等在空战中，都使用了近距格斗导弹，取得了明显的效果，大大提高了空空导弹在空战中的地位。中国从50年代以来先后研制出数种空空导弹装备部队使用，根据公开信息上已知的如PL-5，PL-9C，PL-12等等。 空战武器的后起之秀
世界上第一种空空导弹是在二战末期，由德国研制的X-4空空导弹，这种空空导弹已经具备了现代空空导弹的典型特征，它能够由飞机进行发射，采用无线电指令制导方式，能够自动导引，并采用固体火箭发动机等。这些技术在当时无疑属于真正的高科技产品，但由于技术还不成熟，此时的空空导弹还无法进入实用化。
二战后，空空导弹技术迅速发展，并于二十世纪五十年代中期开始装备部队，形成第一代空空导弹家族。红外制导空空导弹方面，典型的如美国的AIM-9B响尾蛇、苏联的K-13等，它们均采用非致冷硫化铅红外探测器，并用超小型电子管放大器进行信号处理，只能在目标尾后进行探测，且距离为10千米以下，有效攻击范围仅为目标尾后2~3千米。雷达制导空空导弹方面，主要为半主动雷达制导，典型产品如美国的 “麻雀”-1，它采用雷达波束制导，攻击范围较小。
金门空战开创了人类喷气式战斗机空战史上使用空空导弹进行空战的先河，在著名的9.24战斗中，台湾空军的F-86以美制AIM-9B“响尾蛇”导弹击落了我人民空军米格-17战斗机1架。当时台湾空军的F-86经过紧急改装后，具备了发射近程格斗空空导弹的能力，其飞行员也接受了美军的培训并拥有了在空战中使用导弹的经验。虽然台湾空军的F-86占有单方面拥有空空导弹的优势，但在整个空中战役期间，台湾空军并未因此占据优势，原因是，第一代空空导弹性能有限，在格斗空战中很难满足发射条件从而把握战机。AIM-9B“响尾蛇”导弹的发射过载不能超过3g，超过发射过载就会导致致使导弹无法发射，或发射后出现自毁、早炸等情况，所以F-86在占位时不能灵活机动，以避免载机过载大于3g。AIM-9B“响尾蛇”导弹属于第一代红外制导空空导弹，只能跟踪喷气式飞机的尾喷口，只能采用尾追攻击方式攻击未做机动的飞机。所以，响尾蛇-9B导弹最佳发射距离仅为2~3公里。超过此距离，我飞行员可及时发现导弹发射的醒目尾烟，及时机动进行规避；太近，很容易来不及发射便进入导弹的最小允许发射距离内，极易陷入与我机的近距离缠斗，这时携带的“响尾蛇”导弹反而影响机动能力，如果这样，F-86将处于绝对下风。若草率发射后进入机炮空战，又可能出现导弹自动寻找到热感应最强的目标攻击，导致误伤。
所以，当时的AIM-9B响尾蛇导弹只有在尾随我机群偷袭时才能发挥最大效能。而在迎头攻击态势时很难发挥作用。第一代空空导弹仅能作为机炮的辅助武器而存在，当时国内普遍的看法是“导弹不如炮弹，空中还靠拼刺刀”。
坎坷的少年时期
第二代红外空空导弹代表产品有美国的AIM-9D响尾蛇、法国的马特拉R530、俄罗斯的R-60T等，于20世纪60年代开始装备部队，仍采用鸭式气动布局，采用致冷型硫化铅探测器，提高了探测灵敏度，采用晶体管电路进行信号处理，使得导弹重量减小，可靠性和寿命大为提高，采用红外近炸引信。典型的雷达制导空空导弹有美国的 麻雀3A（AIM-7E）导弹，英国的火光导弹，它们采用转动翼的气动布局、连续波半主动雷达制导，虽然这类导弹的攻击包线有所扩大，但是仍然只能在后半球或者迎头拦截小机动目标，但是这个时期的某些技术已经奠定了发展中程空空导弹的技术基础。
上个世纪60年代，美国的飞机设计师和空军的决策者认为：航炮将成为空战的摆设，导弹决定一切，空战的模式将趋向简单化：起飞—搜索—锁定—发射导弹—脱离。美国空军在此思维下发展了第二代喷气式战斗机，比如F-105雷公、F-4C鬼怪 ，这些战斗机上最初并没有安装航炮，完全以导弹为空战武器。这些飞机大型、复杂、多用途，重视高空、高速性能，2 马赫是这一代战斗机的基本要求，然而此时的发动机和空气动力学还未能较好的支持这一性能需求。在这种情况下，第二代战斗机普遍呈现出大后掠角的后掠翼或三角翼、机身细长适合高速飞行。战斗机都拥有雷达和雷达制导的空空导弹。
以空空导弹为主要的空战武器，虽然体现了空战发展的大方向，但是技术发展是把双刃剑，对技术发展过于乐观而一样会导致重大失利。越南战争中，美国战斗机尽可能的选择从略微低一些的高度向前上方的米格机发射导弹，因为以天空为背景通常能减小杂波干扰从而提高导弹的引导效率。不过对二代“响尾蛇”来说，天气太好也不是什么好事情，太阳往往比米格机的尾喷口更能吸引导弹，飞行员们经常发现导弹发射后不知去向，它们要么一头栽向大地，要么就是义无反顾的逐日而去。所以，对付一代、二代红外制导的近程格斗空空导弹，被锁定飞机典型的规避动作就是开加力飞向太阳方向，然后关掉发动机迅速脱离导弹与太阳之间的航路，使导弹飞向具有更强红外辐射的太阳。
而二代“麻雀”在使用上也存在一些问题，发射过程过于复杂，每次发射一枚“麻雀”飞行员要做 5 个动作，确定目标到完成锁定大约需要 4-5 秒，扣动扳机后还要将近 2 秒导弹才能完成点火和发射；即使是有经验的飞行员，也很难在变化莫测的空战中把握导弹的发射时机。为了提高命中概率，飞行员们对一个目标至少发射两枚导弹，甚至有的时候飞行员会像发射火箭一样一次性的把所有的导弹都发射出去，这样的做法导致越战期间美国导弹的命中率低的惊人。越南战场上美国空军共发射麻雀3导弹589枚，仅有55枚命中目标，成功概率仅10%。
而与此同时，越南、中国空军的米格—17、米格—21主要使用航炮进行空战，导弹仅作为辅助武器，作为一种攻击大型轰炸机的手段，或者作为一种扩大航炮攻击范围的追击性武器来使用。在中越空军的米格机面前只装备空空导弹的美国空军被撞得头破血流，最终不得不又重新起用了航炮。并在战后根据越南战场的经验发展了重视中低空机动性的第三代战斗机。
风光无限的青年时期
第三代红外空空导弹典型产品有美国AIM-9L响尾蛇、以色列的怪蛇3等导弹。于20世纪80年代初开始装备；采用鸭式气动布局，陀螺舵作为倾斜稳定，采用锑化铟致冷探测器，这种探测器具有更高的灵敏度，能够探测目标尾气流的红外辐射，采用激光或无线电等近炸引信。能够实现全向攻击，虽然它的攻击区扩展到前半球，前向攻击距离仅2－3公里，但是侧向攻击能力确实有很大提高。上世纪90年代，改进的红外空空导弹（俗称三代半）相继被开发出来，如美国的 响尾蛇AIM-9M导弹和俄罗斯的R－73导弹，它们采用扫描探测技术或红外多元探测技术，数字处理技术、激光近炸引信或无线电引信，实现了对目标的全向攻击，同时具有一定的抗干扰的能力。
第三代雷达制导空对空导弹有俄罗斯的R－27、美国的麻雀3B（AIM-7F）、英国的天空闪光等空空导弹，采用单脉冲半主动雷达导引头，具有前向拦截能力、一定的抗干扰能力和下视下射能力，在这个时期空空导弹的本身战术战斗技能已经基本能够满足超视距空战的要求。
主宰天空的中年时代
第四代红外空空导弹产品有以色列的怪蛇4/5、美国AIM-9X等导弹。这类导弹由于采用了红外成像探测、发射后截获和推力矢量控制等方面的技术，因而具有良好的跟踪性能、较强的抗干扰性能、较高的机动性和灵巧的发射方式，攻击区域也有了很大扩展。
第四代雷达型空空导弹有美国的AIM－120导弹、欧洲的流星导弹、俄罗斯的R77导弹，这类导弹外形往往为常规气动布局，采用了中途指令、惯性制导和雷达主动末制导的等复合制导方式，弹载嵌入式计算机中装定了复杂的软件系统，具有一定的“发射后不管”能力，能够超视距全向攻击目标，并且具有多种抗干扰措施和灵活的发射方式；具有对付多种飞机的拦截能力。 “阿斯特拉”是印度国防研究和发展组织自行研制的最新一种超视距空空导弹。印度计划未来将其配备到苏-30和幻影-2000等战斗机上，提高印军空中作战能力。空空导弹R-77，是一种性能先进的超视距空战武器。
空空导弹的出现，第一代、第二代空空导弹的发展