在世界上第一架隐身战斗机F117出现之前，飞机设计师主要是通过翼身融合来实现飞机对雷达的隐身。
比如SR71战略侦察机和B1B战略轰炸机都是通过平滑飞机机身、机翼等部件的过渡，消除或减小飞机各部件之间的夹角来减小雷达散射截面。
当时几乎没有人知道隐身数据的秘密，所以无法用数学方法解开隐身飞机之谜。20世纪70年代初，美国国防部高级研究计划局(DARPA)提出了一个代号为“Heffron”的研究项目，邀请了诺斯罗普、麦道、飞兆、格鲁曼和通用动力五家飞机制造商参与竞标。
但结果出乎意料。最终，一开始没有被邀请的洛克希德公司中标。洛克希德公司之所以能成功拿下这个项目，主要是因为它的航空空研究所叫做臭鼬工厂(Skunk Works)。
臭鼬工厂在隐形战机研发上的突破，其实得益于苏联。1964年，苏联莫斯科无线电工程研究所首席科学家彼得·乌夫姆舍夫发表了题为《物理理论中边缘电磁波的衍射模式》的学术论文。
本文从修正的麦克斯韦方程组出发，推导出一组可以用来估计电磁波在给定几何形状边缘的散射的方程组。在这篇论文中，Umshev描述了如何计算给定二维物体的雷达截面，包括物体表面和边缘之间的直线。同时，说明了如何用计算机程序分析该方程。
因为乌菲姆舍夫的论文晦涩难懂，而且以当时苏联的计算机技术水平，离把他的理论付诸实践还有一段距离。因此，苏联官员并不认为乌夫姆舍夫的理论有任何实际用途，因此他的著作作为纯理论发表在1966年出版的学术期刊上。
5年后，负责收集国外工程理论成果的美国空军事系统司令部对外技术信息办公室将乌夫姆舍夫的论文从俄语翻译成了英语。这篇论文立刻引起了臭鼬工厂的数学家和雷达专家丹尼斯·奥维·霍斯的注意。奥维·霍斯发现，机翼表面及其边缘的雷达截面可以用乌菲姆舍夫模型计算，然后将两组计算结果结合起来就可以得到整个机翼的雷达截面。以此类推，可以精确估算出整个飞机外形的雷达散射界面。
利用这个数学模型，奥维·霍斯在项目负责人本·里奇(Ben Ritchie)的支持下，以最小化雷达截面为目标，设计了一个由八个三角形平面组成的菱形八面体畸形模型。这个模型看起来一点也不像会飞的飞机，所以他们把它命名为“无望钻石”。
没想到，这个模型首先遭到了臭鼬内部的反对，其中最重要的是美国飞机设计师本·里奇的前身凯利·约翰逊。对约翰逊的继任者本·里奇吼道，“你疯了吗？这个垃圾永远飞不起来”，里奇赌了25美分，并声称他的前领导设计的D21侦察机已经有了更低的雷达截面积。
为了化解来自公司内部的反对意见，里奇让奥维·霍斯为臭鼬的设计者们一一解释乌菲姆舍夫理论的原理。此外，针对许多高级气动工程师对如何控制这种低雷达截面飞机的飞行存在疑虑，他们还提出可以通过计算机控制电子液压刹车来驱动气动控制面每秒进行数千次微调，以抑制这种菱形构型带来的俯仰、滚转和偏航三个固有的不稳定问题，辅助飞行员完成飞行控制，这就是所谓的电传操纵。
在里奇的劝说下，虽然越来越多的人转而支持无望钻石配置，但主管约翰逊仍持怀疑态度。1975年9月14日，约翰逊下令将无望钻石和D21模型放入微波暗室进行低探测性试验。结果表明，无望钻石的低检出率比D21低近千倍。
但毕竟这是室内测试，其次才是室外雷达测试。设计师用一根长木杆支撑空中隐形飞机的模型，用雷达车扫描。开始时，雷达车距离模型100米，模型的信号清晰地显示在雷达的屏幕上。当雷达车距离飞机模型约600米时，雷达操作员对设计人员说:“请检查一下你的飞机模型，看它是否掉到地上了”，因为模型的信号在雷达上消失了。
一位设计师打开雷达车的车门，看着目标，只见模型飞机安然无恙，高高地立在那里。就在那时，一只乌鸦落在了模型飞机上。“我找到他了，”雷达操作员高兴地说。事实上，他得到的只是乌鸦，根本不是隐形飞机的模型。
测试结束后，约翰逊虽然承认失败，但并没有完全打消疑虑。当他把那枚25美分硬币递给里奇时，他补充道:“在你亲眼看到它飞上天空之前，不要花它。
毕竟无望钻石只是雷达测试模型，不是真的能飞上蓝天的飞机。为此，本里奇打电话给当时臭鼬最资深的结构工程师艾德·鲍德温。鲍德温的最终设计是一种新的飞机，最大起飞重量约为5.4吨。它长11.58米，翼展6.68米，高2.29米。它的机翼后掠角达到72.5度。
由于隐形战斗机项目是绕过国会拨款程序的高度机密项目，美国空陆军只能拿出2000万美元，其余的研制资金只能由洛克希德公司筹集。
与资金匮乏相反的是，美军空在签约14个月后居然要求得到两架验证机。为了节约资金，保证研制进度，设计师们在现有飞机上采用了大量零部件。所以F117使用了海军T2教练机的加力涡轮发动机，YF16A的弹射座椅和电传操纵系统，B52的惯性导航系统，YF17的平视显示器，F5的起落架等之后F117直接使用或改装了C130的环控系统、F16A/B的飞控系统和计算机、A10的弹射座椅、F15的起落架等。
1981年5月，F117号组装完毕，随后由空运送至内里斯空军事基地的格来姆湖秘密试验中心。
1981年6月15日，世界上第一架隐形战斗轰炸机F117正式定型。1981年6月18日，首席试飞员哈尔·法拉利启动了涂有三色迷彩的1号机发动机。八个月后，美国陆军的中校·肯·戴森驾驶第二架飞机进行了首次飞行。
F117的外形不同寻常。整架飞机几乎全部由直线组成，就连机翼和尾翼也是用钻石做的，没有曲线。
F117的RCS值(雷达截面)比飞行员头盔小。如此小的RCS值部分是由于F117使用了各种吸波材料和表面涂层。但更重要的是，它采用了独特的多面体形状。一般来说，这种雷达和机载雷达的探测角度大多在平面轴线的-30度以内。因此，设计师将F117的大部分表面的倾斜角设计为大于30度，这样雷达波就可以偏离辐射源。
设计师还对F117A机身的表面和转折处进行了设计，使反射波集中在水平面内的几个窄波束上，而不是像常规飞机那样被全向散射，使两个波束之间的微弱信号几乎无法从背景噪声中分辨出来。这种波束很窄，雷达无法获得足够的连续回波信号来判断是飞机目标还是噪声。
在一些小零件的设计上，设计师也做了细致的考虑，比如座舱盖接缝、起落架舱门和发动机维修门，以及连接处的激光照射器边缘都设计成锯齿状面板。为了使这些锯齿状边缘垂直于上述窄光束方向，反射波不会形成另一光束并与窄光束方向一致。为了防止雷达波进入进气口，设计师除了对发动机进行特殊处理外，还特别设计了进气口。进气口用相隔1.5cm的吸波复合材料屏蔽，防止雷达波直接照射到具有强反射特性的发动机风扇叶片上。
F117还采用全动V型尾翼、嵌入式武器舱、可伸缩天线等。总之，这一切都是为了降低飞机的RCS，达到最佳隐身。
在F117的整个研制过程中，美军可以说采取了曼哈顿工厂建成以来最严格的保密措施。为了掩人耳目，所有飞行都在夜间进行，试验机还特意涂成黑色。F117还获得了“夜鹰”的称号。
1989年12月19日，美军空陆军第37战术战斗机联队的6架F117a从波诺帕空军事基地起飞，在多次加油空后飞行了18个小时，其中两架F117A向巴拿马里奥阿尔托的军营投下了一枚激光制导炸弹。
F117第一次大规模战争是1991年的海湾战争。在空攻击的前三周，第37联队执行了1271次任务。三架f117投掷了2000多吨精确制导武器，伊拉克的机载和地面雷达无法探测或跟踪f117。F117s的隐身性能得到了实战检验。然后F117参加了2001年的阿富汗战争和2003年的伊拉克战争。
F117隐形战机总造价65.6亿美元，先后生产了65架隐形战机。唯一被击落的事件发生在1999年的科索沃战争中。F117是如何被击落的，至今仍有争议。一种说法是，南斯拉夫联盟共和国破解了北约的通讯密码。一种说法是，当时的南联盟掌握了F117的空攻击规律。
F117被击落最重要的意义在于打破了隐形战机无法被发现和击落的说法。2005年12月28日，美军空宣布F117将于2008年10月前全面退役，取而代之的是B2、F22、F35等新一代隐身轰炸机和战斗机。
2009年2月，F117终于告别蓝天，以25架飞机的盛大编队飞行结束了服役生涯。
