Giả thuyết UFO quân sự ra đời vào cuối thập niên 1940 như một sự thay thế cho giả thuyết ngoài Trái Đất. Theo những người ủng hộ giả thuyết này thì UFO không phải là vật thể ngoài hành tinh mà là máy bay quân sự thử nghiệm bí mật, có lẽ bắt nguồn từ cái gọi là UFO Đức Quốc xã, tức là nguyên mẫu của máy bay hình đĩa do giới khoa học gia người Đức thiết kế và chế tạo trong Thế chiến thứ hai. Sau đó người ta xác định chắc chắn rằng UFO Đức Quốc xã trên thực tế chỉ là một huyền thoại: nguyên mẫu được tạo ra là những chiếc máy bay cánh tròn không có khả năng hoạt động tốt.[1] Tuy vậy, giới chức của quân đội Mỹ đâm ra lo ngại rằng UFO là máy bay bí mật của Liên Xô, nhằm mục đích thực hiện việc trinh sát chụp ảnh trên lãnh thổ Hoa Kỳ và trắc nghiệm hệ thống phòng không của Mỹ.[2] Vào cuối thập niên 1960, Chính phủ Mỹ cho lập một ủy ban điều tra chính thức gọi là Ban Robertson, sau một thời gian nghiên cứu ban này đã đưa ra kết luận rằng UFO không phải là máy bay bí mật của các quốc gia khác và không tạo thành mối nguy hiểm cho an ninh quốc gia.[3]

Giả thuyết quân sự đã bị khủng hoảng bởi sự gia tăng số lượng các trường hợp nhìn thấy UFO, bởi sự lan truyền về mặt địa lý của chúng (ban đầu chỉ giới hạn trong lãnh thổ Hoa Kỳ) và bởi sự tiếp tục của chúng trong nhiều năm, khiến nó bắt đầu trở thành chủ đề bị chỉ trích. Josef Allen Hynek, cố vấn khoa học của Dự án Blue Book, tuyên bố vào thập niên 1960 rằng những nguyên mẫu máy bay quân sự từng được thử nghiệm ở các khu vực hạn chế và bị giám sát chặt chẽ trên lãnh thổ quốc gia, trong khi UFO đã được nhìn thấy ở các khu vực khác nhau nhất (thành thị, nông thôn, v.v.) và trên bầu trời của các quốc gia khác nhau, khiến ông nghi vấn rằng tại sao lại có người mạo hiểm thử nghiệm máy bay quân sự trong không phận của quốc gia thù địch?[4] Theo các nhà nghiên cứu UFO khác, việc thử nghiệm một nguyên mẫu quân sự bí mật sẽ không kéo dài quá lâu; thế nhưng một quốc gia có thể có được một chiếc máy bay có khả năng cơ động và tốc độ phi thường, chẳng hạn như những gì được các nhân chứng nhìn thấy UFO báo cáo, sẽ không tiếp tục chi hàng tỷ USD vào việc phát triển các loại vũ khí thông thường, chẳng hạn như các loại tên lửa hoặc máy bay ném bom mới.[5] Giới nghiên cứu UFO hoài nghi về giả thuyết ngoài Trái Đất đã bắt đầu từ bỏ giả thuyết quân sự, chuyển sang giả thuyết tự nhiên do Donald H. Menzel đề xuất. Philip J. Klass đã tuyên bố vào thập niên 1970 thực khó mà tin rằng các nguyên mẫu quân sự sẽ được thử nghiệm trong suốt ba mươi năm như vậy. Tuy nhiên, UFO không có khả năng cơ động và tốc độ phi thường như những người chứng kiến ​​đã báo cáo, điều này sẽ là kết quả của những nhận thức sai lệch và do đó, theo Klass, để giải thích về UFO thì không cần phải viện dẫn đến người ngoài hành tinh hoặc nguyên mẫu quân sự bí mật.[6]

Từ cuối thập niên 1960 cho đến cuối thập niên 1970, giả thuyết quân sự chỉ được một số ít nhà nghiên cứu UFO theo đuổi, trong đó có hai người Ý. Một người tên là Renato Vesco (1924–1999) cho rằng UFO là máy bay quân sự do giới khoa học Anh chế tạo ở Canada với sự cộng tác của các kỹ thuật viên Canada,[7] nhưng giả thuyết này không được coi là hợp lý, bởi vì với những vũ khí tiên tiến như vậy, Anh có thể đã giành được bá quyền trong NATO thay vì bằng lòng đóng vai trò thứ yếu so với Mỹ.[8] Người thứ hai là nhà báo Marcello Coppetti (1926–2003) tin rằng đằng sau UFO có một số loại máy bay thử nghiệm bí mật bao gồm cả máy bay được điều khiển từ xa. Theo Coppetti, nguồn gốc được cho là của UFO có thể là một huyền thoại được cả Hoa Kỳ và Liên Xô ưa chuộng, vì họ nhận thấy việc che giấu hoạt động thử nghiệm bí mật một số vũ khí trên không mang lại khá nhiều lợi ích cho nước mình.[9]

Tiết lộ về sau này

Người ta tiết lộ rằng từ cuối thập niên 1940 đến giữa thập niên 1950, quân đội Mỹ đã sử dụng phổ biến các quả bóng thám không mang theo các dụng cụ bí mật: trong số này có những quả bóng thám không được phía Không quân sử dụng trong Dự án Mogul và những quả Skyhook được Marina sử dụng. Carl Sagan chỉ ra rằng những quả bóng thám không này khi nhìn từ mặt đất có thể bị nhầm lẫn với đĩa bay. Nếu nhân chứng đánh giá sai khoảng cách của chúng thì họ có thể có ấn tượng rằng chúng đang di chuyển với tốc độ rất cao; hơn nữa, dưới áp lực của gió, bóng thám không có thể đổi hướng đột ngột, điều mà máy bay không thể làm được. Do đó, những quả bóng bóng thám không có thể giải thích một số trường hợp nhìn thấy UFO trong thời kỳ đó, bao gồm cả biến cố Thomas Mantell.[10]

Hơn nữa, theo những tiết lộ gần đây của CIA, ít nhất một phần những vụ chứng kiến ​​trong thập niên 1950 có thể được giải thích là do máy bay U-2 bay ở độ cao rất cao và thậm chí nhiều phi công quân sự Mỹ cũng không biết rõ.[11]