Mặc dù thường được xem như một vũ khí cao cấp cuối cùng, Me 262 đã được phát triển với tên gọi dự án P.1065 trước khi nổ ra chiến tranh thế giới II. Những kế hoạch đầu tiên được trình bày vào tháng 4-1939, và thiết kế gốc rất giống với các máy bay khác được đưa vào phục vụ trong thời gian đó. Việc tiến hành từ thiết kế để sản xuất trang bị đã chậm trễ do thiếu ngân sách, trong khi nhiều quan chức cao cấp nghĩ rằng chiến tranh có thể dễ dàng giành chiến thắng nhờ vào máy bay truyền thống, và vì vậy ngân sách của chính phủ phải để sử dụng sản xuất những máy bay đó.

Loại cánh cụp đã được đề xuất sớm vào năm 1935 bởi Adolf Busemann, và Willy Messerschmitt có đề tài nghiên cứu từ năm 1940. Vào tháng 4-1941, ông ta thực hiện đề xuất một loại cánh cụp 35° (Pfeilflügel II, cánh mũi tên) cho Me 262. Tuy nhiên sự đề xuất này không được thực hiện, ông ta tiếp tục với dự án HG II và HG III, đây là những mẫu máy bay tốc độ cao có thiết kế từ Me 262 vào năm 1944, những máy bay này được thiết kế với cánh cụp góc 35° và 45°. Việc sản xuất Me 262 có một cánh lái với góc 18.5, chủ yếu dùng để cân bằng trọng tâm và không cho kiểu dáng khí động học của cánh bị làm hư hỏng khi đạt đến vận tốc giới hạn (cánh cụp quá mảnh để có được một hình dáng khí động học lý tưởng). Máy bay với thiết kế gốc trước đây có cánh giúp giảm tốc độ và mẫu đầu tiên đến mẫu thứ 4 (Me 262 V1-V4) đã bay với hình dạng này, nhưng nó được khám phá trên một chuyến bay thử nghiệm sớm mà động cơ và cánh "blanked" được dùng làm bộ cánh giữ thăng bằng, nó không giúp cho phi công điều khiển trên mặt đất. Một sự thay đổi là lắp đặt bộ hạ cánh 3 bánh, vào lúc đầu nó được bố trí cố định trên mẫu máy bay thứ 5, sau đó càng bánh được thiết kế để rút vào trong thân trên mẫu thứ 6 và những mẫu tiếp theo.

Những chuyến bay thử nghiệm bắt đầu vào tháng 4-1941, nhưng từ lúc đó động cơ phản lực BMW 003 đã bộc lộ những nhược điểm để có thể lắp ráp trên máy bay, một động cơ cánh quạt loại Junkers Jumo 210 đã được đặt ở đầu mũi máy bay để thử nghiệm khung của máy bay Me 262 cùng với động cơ BMW 003. Khi động cơ BMW 003 cuối cùng bị tháo bỏ để thay thế bằng những động cơ Jumo để giữ an toàn, điều này đã tỏ ra khôn ngoan, khi mà cả hai chiếc gắn động cơ 003 đều gặp tai nạn trong những chuyến bay đầu tiên và phi công khi đổ bộ đã phải dùng động cơ ở mũi để duy trì vận tốc.

Mẫu máy bay thứ 3 đã trở thành một "máy bay phản lực" thật sự khi nó bay vào 18 tháng 7-1942 ở Leipheim gần Günzburg, Đức, phi công là Fritz Wendel. Nó được thử nghiệm bay trong 9 tháng trước khi mẫu máy bay Gloster Meteor của Anh bay chuyến đầu tiên vào 5 tháng 3-1943. Động cơ 003, tỏ ra không đáng tin cậy, nó đã bị thay thế bởi những động cơ Junkers Jumo 004 sẵn có. Những chuyến bay tiếp tục trong năm tiếp theo nhưng động cơ tiếp tục tỏ ra không đáng tin cậy. Trong khi việc sản xuất máy bay bị chậm lại chủ yếu bởi những trục trặc của động cơ, một mệnh lệnh từ Adolf Hitler là Me 262 cũng phải là một máy bay có nhiệm vụ ném bom khi đưa vào hoạt động. Những cải tiến khung máy bay đầy đủ được hoàn thành vào năm 1942, nhưng bị ngăn cản bởi thiếu động cơ, việc sản xuất không được bắt đầu cho đến năm 1944.

Sự chậm trễ trong việc cung cấp động cơ là do thiếu các nguyên liệu chính, đặc biệt là kim loại và hợp kim có thể chịu nhiệt lớn do động cơ sinh ra. Thậm chí khi những động cơ hoàn thành, nó chỉ được hy vọng hoạt động với tuổi thọ là 50 giờ, tuy nhiên trong những hoàn cảnh thực tế, nhiều chiếc 004 chỉ có tuổi thọ là 12 giờ. Một phi công lái Me 262 lâu năm đã cho biết động cơ 004 có thể hoạt động từ 20 đến 25 giờ. Việc thay thế động cơ 004 trên báo cáo là 3 giờ, nhưng do huấn luyện kém và trình độ của các nhân viên kỹ thuật yếu nên công việc này đã kéo dài từ 8 đến 9 giờ.

Động cơ phản lực có lực đẩy yếu hơn những động cơ pít-tông và như vậy gia tốc kém. Việc đưa nó vào hoạt động vào cuối cuộc chiến chỉ có một tác dụng nhỏ. Ngược lại, sức mạnh của động cơ phản lực tại những tốc độ cao có nghĩa là Me 262 có tốc độ lên cao rất tốt, điều này đã đưa lại cho máy bay phản lực một lợi thế lớn về tốc độ.

Với một động cơ, Me 262 vẫn bay tốt, với vận tốc là 280 đến 310 mph (450 km/h đến 500 km/h). Tuy nhiên người ta khuyến cáo các phi công tránh thử hạ cánh với tốc độ cao mà một động cơ có thể gây ra tai nạn. Me 262 có thể kéo dài thời gian bay từ 60 đến 90 phút.