由於主力夜間戰鬥機月光速度比較慢，太平洋戰爭末期用於攔截高空高速的B-29重型轟炸機已經明顯力不從心，專用的夜間戰鬥機S1A1電光又緩不救急，所以在確認了斜向機炮的效果之後，日本海軍航空兵又挑選了一些機體較大、速度較快的機型加裝斜向機炮用於防空作戰。
首先是由D4Y彗星俯衝轟炸機改裝的夜間戰鬥機。
（一）彗星夜間戰鬥機
1938年，日本海軍自己的作戰飛機研製機構航空技術廠開始著手研製新一代艦載俯衝轟炸機——13試艦爆。13試艦爆以從德國引進的He-118俯衝轟炸機為參考對象，搭配以一台日本愛知鍾表電機公司（後改稱愛知飛機公司）引進技術仿製生產德國戴姆勒·奔馳DB601A水冷活塞發動機（日本海軍稱之為熱田發動機），以求獲得最快的飛行速度。
由於運用了大量的新技術，加上日本國內對於水冷發動機的技術儲備嚴重不足，13試艦爆的開發難度大大超過了事先的估計。到太平洋戰爭初期，13試艦爆仍然處於原型機測試階段。中途島海戰時，日本航空母艦蒼龍號上就搭載了13試艦爆第2、3號原型機進行測試。蒼龍號航母被美軍擊沉時，這兩家飛機也隨艦一起沉沒。一直到1942年7月，13試艦爆才以D4Y1-C
2式艦載偵察機的名義交由愛知公司投入量產。到1942年底，愛知公司已經生產出了25架量產型2式艦偵。從1943年起，日本海軍第一線的偵察機部隊開始陸續裝備高速輕巧的2式艦偵，用於替換笨重的2式陸偵。以後，2試艦偵、高速艦偵C8N1彩雲和從陸軍手中借來的Ki-46100式司偵便成為戰爭後期日本海軍的主力偵察機。
從1943年下半年開始，正兒八經的艦載俯衝型D4Y1進入量產。按照修訂過的海軍作戰飛機命名規則，新機型被稱為D4Y1彗星11型艦載俯衝轟炸機。
1943年5月，經過改進的D4Y2彗星12型投入使用。但由於愛知飛機公司製造能力有限，熱田發動機的生產數量一直無法滿足需求，所以從1943年底開始，愛知飛機公司又研製出了在彗星12型的基礎上換裝1500馬力的風冷金星62型發動機的改進型，這種風冷型彗星被命名為D4Y3彗星33型。由於金星發動機的直徑遠大於熱田，彗星33型的最大速度比彗星12型略有下降。在此之後，彗星12型便與彗星33型並列生產。
彗星係列的最後改型是D4Y4彗星43型。這是在彗星33型的基礎上加強防彈設施並取消炸彈艙門以加強掛載能力的改型，實際上這也是專用的特攻作戰型。
俯衝轟炸機彗星投入現役後，便逐步取代了性能已經明顯趨於過時的99艦爆的地位，作為海軍後期主力艦載俯衝轟炸機先後參加了所羅門群島作戰、馬裏亞納大海戰、萊特灣大海戰等作戰。由於戰爭後期美軍已經全麵掌握了戰場製空權，加上彗星機體結構複雜維護困難，尤其是熱田發動機可靠性極差，彗星係列飛機在日本海航中屬於相當不受歡迎的機型。
在服役過程中，彗星係列比較著名的戰績隻有一個：1944年10月24日，一架彗星俯衝轟炸機投下的500公斤炸彈擊中了美國輕型航空母艦普林斯頓號。這艘久經戰陣的輕型航母在掙紮了7個小時後終因傷勢過重由美軍驅逐艦自行擊沉。這也是整個太平洋戰爭中日軍所擊沉的最後一艘美軍艦隊航空母艦。
1945年8月15日，在山本五十六海軍大將擔任聯合艦隊司令長官時的聯合艦隊參謀長、時任第5航空艦隊司令長官宇垣纏海軍中將所發起的最後的自殺攻擊中，他本人所搭乘的飛機就是一架彗星43型。