Le Fw 190 est un chasseur remarquable, qui fit d'emblée preuve de sa supériorité face à son rival britannique, le Spitfire, à des altitudes basses et moyennes. Cependant, son moteur n'est pourvu que d'un compresseur assez simple, avec un étage et deux vitesses, ce qui empêche l'avion d'être performant en altitude, la puissance du moteur chutant assez rapidement au dessus de cinq mille mètres. Le bureau d'études de Tank cherche assez rapidement, parallèlement à la production et l'évolution du Fw 190A, à mettre au point une version de haute altitude, au cours de plusieurs programmes successifs.
Au début de 1942, le programme Höhenjäger 1 (chasseur de haute altitude 1) est lancé et donne naissance aux Fw 190 B par des modifications apportées sur deux Fw 190 A-0, le Fw 190 V13 et le V16. Les premiers essais concernent le montage d'un système de surpuissance GM-1 fonctionnant par injection d'oxyde nitrique, ce qui donne de bonne performances même au-dessus de 7 500 mètres, mais seulement pour un temps limité (environ 17 minutes), car l'accroissement de taille du réservoir d'oxyde nitrique serait trop préjudiciable au comportement de l'avion. On pense alors équiper l'avion d'une version turbocompressée du BMW 801 et d'une surface alaire accrue à 20,3 mètres carrés. Mais bientôt, l'usine BMW annonce qu'elle est dans l'impossibilité de livrer le moteur dans les délais impartis. On monte donc un Daimler-Benz DB 603 A-0 sur le V13 et le V16. Par la suite le V16 reçoit même un DB 603 E en août 1942 avec lequel il est capable de voler au-dessus de 10 000 mètres pendant plus de deux heures. Mais le RLM n'est pas encore satisfait et demande à atteindre des altitudes de l'ordre de 14 000 mètres de façon prolongée. Les quelques exemplaires réalisés par la suite sont motorisés par le couple BMW 801 D-2 et GM 1 et ils expérimentent les premières cabines pressurisées, qui souffrent encore d'une absence d'étanchéité. En novembre 1942, le choix est fait par Focke-Wulf et le RLM de reporter l'effort sur le Fw 190 C et d'abandonner tout développement ultérieur sur Fw 190 B.
Le prototype du Fw 190 A-0 V13 est de nouveau remotorisé avec un BMW 801 C-1 entraînant une hélice quadripale. Le V18 est ensuité équipé d'un DB 603 A turbocompressé et d'une dérive agrandie. Six Fw 190 C-0, basés sur la configuration du V18, sont par la suite produits pour tester différents turbocompresseurs: deux avec des Hirth-Motoren 2281 et quatre avec des DVL TK-11. Mais le manque de fiabilité et le coût élevé des turbocompresseurs provoquent l'arrêt du programme à la fin de 1943.
Malgré ces échecs, Focke-Wulf travaille sur un autre Fw 190 A-0, le V17, qui a été modifié pour être motorisé par un moteur de 12 cylindres en V, le Junkers Jumo 213A. Ce modèle vole en mars 1942 et, par la suite, cinq cellules de Fw 190 A-8 sont aussi modifiées. De bonnes performances étant atteintes sans tomber dans les travers des essais précédents, une présérie D-0 est lancée et après quelques modifications sur le groupe propulseur et l'empennage, une série, le Fw 190 D-9, est lancée en juin 1944. Le remplacement du moteur en étoile par un moteur en ligne modifie la silhouette de l'avion, ce qui valu à la série D le sobriquet « long nez ». Elle commence à être déployée au sein du III./JG 54, qui protège alors les Messerschmitt Me 262 du JV 44. Par la suite, il est aussi déployé dans de nombreuses unités de la Luftwaffe et se révèle un adversaire très dangereux pour tous les avions alliés, bien qu'il ne soit considéré par les allemands que comme un appareil de transition vers le Focke-Wulf Ta 152.