Avant l’arrêt de la production du Bf 110, à la fin de 1941, la fabrication d’une présérie de G-0, pourvus de moteurs DB 605B-1 de 1475 ch, est entreprise.
Dans les mois qui suivent, le G donne lieu à de nombreuses variantes sous forme de Rüstsäzten (modifications en unités) :
En outre, sur les variantes successives, différents types de radars, sans cesse plus performants, sont montés à l’avant. Combinant des changements de radars et d’armement, naissent encore les G-4/U1, G-4/U5, G-4/U6, G-4/U7 et G-4/U8.
En 1943, la production des Bf 110 est de 1 509 appareils, suivis de 1 518 autres en 1944.
Le 28 avril 1944, l’oberleutnant Wilhelm Johnen décolle avec son mitrailleur sur un Bf 110 G-4/R3 portant le code C9+EN, unité du 5./NJG5. Deux Lancaster figurent bientôt à son tableau de chasse mais l'un de ses moteurs subit une baisse de pression d'huile. Il doit se poser d'urgence et fait l'erreur de choisir l'aéroport de Zurich-Dubendorf.
C'est immédiatement un incident diplomatique surtout parce que l'avion est équipé du radar FuG 220 Lichtenstein SN2, récente réponse allemande aux brouillages que les Britanniques pratiquent en larguant de petites feuilles d’aluminium. Dès le lendemain, un commando de trois nazis franchit la frontière suisse, mais est rapidement arrêté grâce au flair d’un employé des chemins de fer qui s’étonne de voir trois inconnus acheter tour à tour un ticket d’1 franc avec un billet de 1 000 francs tout neuf.
Des négociations aboutissent au compromis que le Bf 110 sera détruit et l'équipage libéré en échange de la vente de 12 chasseurs du dernier modèle Bf 109 G-6. Ces avions se révéleront des citrons.
Fabriqué parallèlement au Bf 110E, le F bénéficie durant quelque temps d’un accroissement de puissance bienvenu avec ses nouveaux moteurs DB 601F de 1350 ch. Selon la méthode habituelle, diverses variantes de série apparaissent :
La production est interrompue en octobre 1941 à l’usine MIAG, puis en décembre à l’usine GWF, en raison de la mise en service imminente du Me 210. Las, en raison du cuisant échec de ce dernier, il faut précipitamment reprendre les fabrications du Bf 110 dès février 1942. À ce moment, les raids nocturnes de la RAF se multiplient et les États-Unis entrent en guerre à la suite de l’attaque contre Pearl Harbor, le 7 décembre 1941, laquelle va changer radicalement le cours de l’histoire. Après des essais conduits avec le Bf 110 V19 armé d’une batterie de douze lance-roquettes de 210 mm, les dernières variantes du Bf 110F sont :
La production de ce dernier se poursuit durant une bonne partie de l’année 1943.