在世界上第一架隐形战斗机F117出现之前，飞机设计人员主要是通过翼身融合的方法来实现飞机对雷达的隐形。
如SR71战略侦察机和B1B战略轰炸机均通过使飞机机身、机翼等部件圆滑过渡，消除或减少飞机各个部件之间的夹角等手段来减少雷达散射截面。
因为当时还几乎无人知晓关于隐形的数据秘密，无法应用数学的方法破解隐形飞机之谜。上世纪70年代初，美国国防部高级研究计划局提出了一个代号”海弗兰“的研究计划，并邀请诺斯罗普、麦道、费尔柴尔德、格鲁门与通用动力五家飞机制造商参与竞标。
但结果却出人意料，最终拿下标的的竟然是最初没被邀请的洛克希德公司。洛克希德公司能够后来者居上一举拿下这个项目主要归功于其旗下一个名为臭鼬工厂的航空研究机构。
臭鼬工厂在隐形战机研制方面的突破，实际上得益于苏联。1964年，苏联莫斯科无线电工程学院首席科学家彼得乌菲姆谢夫发表了一篇题为《物理理论中的边缘电磁波绕射方式》的学术论文。
该论文以修正的麦克斯韦方程组为基础，推演出一组可用来估算给定用几何形状边缘电磁波散射的方程式。乌菲姆谢夫在论文中描述了如何计算给定任意二维物体外形的雷达散射截面，包括物体的面与边缘的线。同时还解释了如何利用计算机程序来解析这种方程式。
由于乌菲姆谢夫的论文写得晦涩难懂，而且以当时苏联计算机技术水平距离把其理论付诸实践还有很远的距离。所以苏联官方不认为乌菲姆谢夫的理论有什么实际用途，因此把他的著述当作纯粹的理论刊登在1966年出版的学术期刊上。
五年后，负责收集国外工程理论成果的美国空军系统司令部外国技术情报处把乌菲姆谢夫的这篇论文从俄文翻译成英文。该篇论文立即引起臭鼬工厂的数学家兼雷达专家丹尼斯奥维霍尔瑟的注意。奥维霍尔瑟发现利用乌菲姆谢夫模型可分别求出机翼表面与其边缘的雷达散射截面，再把这两组计算结果合并，就能得出整个机翼的雷达散射截面。以此类推，将能精确估算出整个飞机外形的雷达散射界面。
利用这种数学模型，奥维霍尔瑟在项目负责人本里奇的支持下，以最小雷达散射截面为目的，设计出由八个三角形平面组成的菱形八面体畸形模型。这个模型完全不像是可以飞的飞机，为此他们给这个模型取了一个“无望钻石”的名称。
没想到这个模型首先遇到来自臭鼬内部的反对，其中最主要的反对者就是美国飞机设计师本里奇的前任凯利约翰逊。约翰逊对继任者本里奇大吼道“你疯了吗？这垃圾绝对飞不起来”，并里奇打赌25美分，并声称他以前领导设计的D21侦察机就已具备更低的雷达散射截面积。
为了化解来自公司内部的反对声音，里奇让奥维霍尔瑟为臭鼬的设计人员逐一解释乌菲姆谢夫理论的原理。另外，针对许多资深气动力工程师对这种低雷达散射截面构型飞机如何进行飞行控制的质疑，他们还提出可通过计算机控制电子液压制动器驱动气动力控制面进行每秒数千次微调修正，借以抑制这种钻石构型带来的俯仰、滚转与偏航3种先天不稳定的问题，协助飞行员完成飞行控制，这就是所谓的电传操纵。
在里奇的说服下，虽然有越来越多的人转而支持无望钻石构型，但主管约翰逊仍然持怀疑态度。1975年9月14日，约翰逊命人把无望钻石和D21模型分别放进微波暗室进行低可探测性测试，结果表明无望钻石在测试中的低可探测性表现比D21低了近千倍。
但这毕竟是室内测试，接下来的是室外雷达测试。设计人员用一根长长的木杆把隐身飞机的模型支在了空中，用一部雷达车对它进行扫描。开始雷达车距离模型100米，雷达的荧光屏上清楚的显示着模型的信号。当雷达车距离飞机模型大约600米的时候，雷达操纵员对设计师说“请检查一下你们的飞机模型，看一看它是不是掉在了地上”，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向目标处张望，只见飞机模型安然无恙，高高的立在那里。这时恰好有一只乌鸦落在了飞机模型上。“我测到他了”，雷达操纵员高兴的说，其实他测到的只是那只乌鸦，根本不是隐身飞机的模型。
测试之后，约翰逊虽然服输，却没有完全消除疑虑，在把25美分硬币递给里奇时还补上一句“直到你亲眼看到这玩意儿能飞上天以前别花掉它。
无望钻石毕竟仅是一个雷达测试模型，不是能飞上蓝天的真实飞机。为此，本里奇找来当时臭鼬最资深的结构工程师埃德鲍德温。鲍德温最后提出的设计是一个最大起飞重量约为5.4吨的新型飞机。它长11.58米，翼展6.68米，高2.29米，机翼后掠角达到72.5度。
由于隐形战机项目是绕过国会拨款程序进行的高度机密的计划，美国空军只能拿出2000万美元，余下的研制经费只能由洛克希德公司自筹。
与经费不足相矛盾的是，美国空军居然要求在签约后14个月就拿到两架验证机。为了节约经费并保证研制进度，设计人员大量采用了现役飞机上的零部件。于是F117使用了海军T2教练机的无加力型涡轮发动机、YF16A的弹射座椅和电传操作系统，B52的惯性导航系统、YF17的平视显示器，F5的起落架等。之后的F117则直接使用或改装使用C130的环境控制系统、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，F117一号机完成组装，随即该机被空运到内里斯空军基地的格罗姆湖秘密测试中心。
1981年6月15日，世界上第一款隐形战斗轰炸机F117正式定型。1981年6月18日，首席试飞员哈尔法拉利启动了喷涂三色迷彩的一号机的发动机。八个月之后，二号机由美国空军的肯戴森中校驾驶进行了首飞。
F117的外形与众不同，整架飞机几乎全由直线构成，连机翼和尾翼也都采用了没有曲线的菱形。
F117的RCS值（雷达散射截面）比一个飞行员头盔的RCS值还要小。如此小的RCS值部分是由于F117采用了各种吸波材料和表面涂料。但更主要的是由于它采用了独特的多面体外形。一般来说这面雷达和机载雷达的探测角大都处于飞机轴平面的正-30度范围之内。所以设计师把F117大部分表面的倾角都设计成大于30度，这样就可以将雷达波偏转出去，而避开辐射源。
设计师还把F117A机身表面和转折处设计成使反射波集中于水平面内的几个窄波束，而不是像常规飞机那样全向散射，这样就能使两束波之间的微弱信号与背景噪声难以区别。这种波束很窄，以至于雷达不能够得到足够连续的回波信号而难以确定是飞机目标还是噪声。
在对待一些小部件的设计上，设计师也做了周密考虑，如座舱盖接缝、起落架舱门和发动机维修舱门，以及接头处的激光照射器边缘都设计成了锯齿状嵌板。为了这些锯齿边缘与上述某窄波束方向垂直，这样其反射波就不会形成另外的波束而与该窄波束方向一致。为了防止雷达波进入进气口，设计人员除对发动机进行了专门处理外，重点对进气口进行了特殊设计。进气口用相距1.5厘米的吸波复合材料隔断屏蔽起来，以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还采用了全动式V型尾翼，埋入式武器舱，可伸缩的天线等。总之这一切都是为了减小飞机的RCS值，以达到最佳隐形的目的。
F117的整个研制过程，美国军方可以说对其采取了自曼哈顿工厂建厂以来最严格的保密措施。为掩人耳目，所有飞行全在夜间进行，还专门将试验机涂成黑色。F117也因此获得了”夜鹰“的称号。
1989年12月19日，美国空军第37战术战斗机联队的6架F117A从波诺帕空军基地起飞前往巴拿马，经多次空中加油共飞行18个小时，其中两架F117在巴拿马里奥阿托军营各投下一枚激光制导炸弹。
F117第1次大规模参战是1991年的海湾战争。在空袭的前三周，第37联队共执行了1271架次任务。43架F117投下了超过2000吨的精确制导武器，伊拉克机载和地面雷达无法探测或跟踪F117，F117的隐身性能得到了实战的检验。随后F117又相继参加了2001年的阿富汗战争、2003年的伊拉克战争。
F117隐形战机整个项目共耗资65.6亿美元，先后生产了65架，唯一被击落的事件发生在1999年的科索沃战争。F117如何被击落至今仍众说纷纭。一种说法是南联盟破获了北约的通讯密码。一种说法是当时的南联盟掌握了F117的空袭规律。
F117被击落最主要的意义在于打破了隐形战机无法被侦测和击落的说法。2005年12月28日，美国空军宣布F117于2008年10月前全部退役，替代它的将是B2、F22、F35等新一代隐形轰炸机和战斗机。
2009年2月，F117以隆重的25架编队飞行的方式，最后告别了蓝天，结束了服役生涯。
