Từ những năm 1940, Lockheed Martin đã bắt đầu chế tạo các mẫu máy bay quân sự cho Quân đội Mỹ, với khởi đầu từ một khu công xưởng được dựng lên từ lều bạt và một nhà máy lắp ráp nhỏ. Nhưng đếnnhững năm 1950 Lockheed Martin đã cho ra mắt đứa con cưng đầu tiên của mình là mẫu máy bay do thám U-2.
U-2 là máy bay trinh sát được trang bị một động cơ phản lực có thể hoạt động ở độ cao rất lớn, được Không quân và Cục Tình báo Trung ương Mỹ sử dụng trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh. Nó có thể thực hiện các nhiệm vụ trinh sát ngày và đêm, trong mọi điều kiện thời tiết với trần bay tối đa lên tới 25.900m.
U-2 được Không quân Mỹ chính thức đưa vào sử dụng từ năm 1957 và vẫn tiếp tục được sử dụng cho đến ngày nay. Trong tương lai U-2 có nhiều khả năng sẽ được thay thế bằng mẫu máy bay do thám không người lái RQ-4 Global Hawk.
Tiếp theo thành công của U-2, Lockheed Martin tiếp tục phát triển mẫu máy bay do thám mới cho Quân đội Mỹ, và đến những năm 1960 công ty này đã cho ra đời máy bay trinh sát chiến lược tầm xa SR-71 "Blackbird". Vào thời điểm đó SR-71 được xem là dự án vũ khí tối mật của Mỹ, thông tin về mẫu máy bay này được Quân đội Mỹ xếp vào hàng tuyệt mật và hầu như không tồn tại.
SR-71 có thể bay gấp 3 lần tốc độ âm thanh và là máy bay đầu tiên của Quân đội Mỹ được thiết kế đặc biệt để có thể giảm thiểu khả năng bị phát hiện từ các hệ thống radar đối phương tương tự như các mẫu máy bay tàng hình ngày nay.
Máy bay trinh sát chiến lược tầm xa SR-71 được Quân đội Mỹ chính thức trang bị vào năm 1964 và được sử dụng cho đến năm 1998. Nó có tầm hoạt động gần 6.000km với trần bay tối đa 25.900m.
Cũng trong những năm 1960, sau sự kiện một chiếc máy bay do thám U-2 của Mỹ bị tên lửa phòng không Liên Xô bắn hạ, đã buộc Mỹ phải tìm một giải pháp khác an toàn hơn trong các hoạt động tình báo trên bầu trời Liên Xô. Tất nhiên, lần này Lockheed Martin tiết tục được chọn làm nhà thầu chính để phát triển một mẫu máy bay do thám không người lái đầu tiên của Quân đội Mỹ, sau này còn được biết tới với các tên D-21. Trong ảnh là một chiếc D-21 được triển khai trên lưng máy bay trinh sát chiến lược tầm xa SR-71.
D-21 thường được triển khai trên những chiếc SR-71 và cả với máy bay ném bom chiến lược B-52, với nhiệm vụ trinh sát các khu vực nằm sâu bên trong lãnh thổ đối phương. Nó có thể bay với tốc độ gấp 3 lần vận tốc âm thanh và được trang bị một máy ảnh có độ phân giải cao, với trần bay tối đa lên tới 29.000m.
Trong giai đoạn những năm 1980, Lockheed Martin bắt đầu âm thầm phát triển mẫu máy bay chiến đấu tàng hình đầu tiên của Quân đội Mỹ là F-117 Nighthawk. Và Mỹ là quốc gia duy nhất sử dụng loại máy bay này, Không quân Mỹ đưa vào sử dụng khoảng hơn 60 chiếc F-117 trong suốt giai đoạn từ năm 1983 cho đến khi mẫu máy bay này được nghỉ hưu vào năm 2008.
F-117 có thể bay với tốc độ đa gần 1.000km/h với tầm hoạt động 1.720km. Hệ thống vũ khí của F-117 được bố trí bên trong thân máy bay để tăng khả năng tàng hình trước các loại radar, nó có thể được trang bị nhiều loại bom dẫn đường thông minh khác nhau và kể cả bom hạt nhân.
Nhờ thành công của F-117, Lockheed Martin tiếp tục loại bỏ các đối thủ cạnh tranh khác trong hai chương trình phát triển máy bay chiến đấu tàng hình thế hệ thứ 5 là F-22 và F-35. Trong đó nổi trội nhất vẫn là F-22 khi nó được mệnh danh là bất khả chiến bại trên bầu trời.
Trái lại với sự thành công F-22 người anh em của nó là F-35 lại mang quá nhiều tai tiếng, khi mà chi phí ước tính bị đội giá lên hàng chục lần nhưng kết quả mang lại được từ mẫu máy bay chiến đấu tàng hình này lại không được như mong muốn. Tuy nhiên, nhờ thành công một phần từ các chương trình máy bay chiến đấu tàng hình trên vẫn giúp cho Lockheed Martin đảm bảo vị trí của mình trong các chương trình phát triển các loại vũ khí tuyệt mật của Quân đội Mỹ.
Trong các chương trình máy bay do thám không người lái (UAV) mà Lockheed Martin phát triển cho Quân đội Mỹ, thì bí ẩn nhất vẫn là mẫu UAV RQ-170. Chương trình này bí mật tới mức hầu như không có bất cứ hình ảnh chính thức hay các thông số kỹ thuật liên quan đến nó được Lockheed Martin tiết lộ ra bên ngoài. Cho đến năm 2011, khi Iran bắt sống được một chiếc RQ-170 trong không phận nước này.
Không quân Mỹ thậm chí còn không muốn thừa nhận sự tồn tại của RQ-170 vào lúc đó, việc mất một chiếc RQ-170 tại Iran được xem là thất bại lớn nhất của Không quân Mỹ và cả tập đoàn Lockheed Martin. Nhất là với một mẫu vũ khí được Quân đội Mỹ tuyên bố không hề tồn tại trong một thời gian dài.
