En 1937, la firme décrocha son premier contrat militaire avec le bombardier d'attaque YFM-1 Airacuda, mais c'est le P-39 Airacobra qui fut le premier véritable succès du constructeur de Buffalo. Caractérisé par la position de son moteur, situé au centre de gravité de l'appareil, ce chasseur qui manquait de puissance en altitude se révéla un excellent appareil d’appui tactique et fut livré en très grand nombre à l’URSS dans le cadre du programme Lend-Lease. Les défauts du P-39 furent dans une large mesure corrigés sur le P-63 Kingcobra, qui arriva un peu tard pour participer effectivement à la Seconde Guerre mondiale.
Pendant la guerre, Bell exploita deux usines flambant neuves, financées par le gouvernement fédéral. La première, mise en service en 1940, était située à Wheatfield, près de Niagara Falls, dans l'État de New York, et destinée à la construction du P-39 Airacobra. Bell exploita également à Marietta, près d'Atlanta, en Géorgie, une usine qui était la propriété de l'US Air Force. De 1943 à 1945, 663 bombardiers B-29 sortirent de cette immense usine, également connue sous le nom d' « Air Force Plant 6 ».
Durant la guerre, le bureau d'études Bell développa d'autres chasseurs : le P-59 Airacomet fut le premier chasseur américain à réaction à prendre l’air, le XP-77 utilisant uniquement des matériaux non stratégiques et le XP-83, un chasseur d’escorte avec une configuration proche de celle du P-59.