2 октября 1942 г. полетел первый опытный образец, известный как XF6F-4 с двухскоростным R-2800-27, но этот двигатель не был принят. Второй самолет приняли в серийное производство как стандартный F6F-3, исключая наличие обтекателей шасси, этот самолет в дальнейшем использовался для испытаний сбрасываемых баков и других грузов под фюзеляжем. С самого начала оба опытных образца имели пуленепробиваемое остекление кабины и 96 кг брони на ней. Очень немного замен было произведено в течение карьеры «Хеллкэта», если не считать модернизации вооружения и оборудования. Интересно, что хотя оба опытных образца имели возможность размещения шести пулеметов, они не устанавливались, и передние кромки крыла даже не имели соответствующих отверстий.

Проект установки R-2800 в начале 1942 г. получил развитие, но на первый самолет, XF6F-1, устанавливался двигатель «Райт». XF6F-1 пилотируемый Селденом Конверсом, полетел впервые 26 июня 1942 г., меньше чем через год после начала работ. Результаты были хорошие, хотя продольная устойчивость оказалась чрезмерной для истребителя и при изменении мощности двигателя или при выпуске-уборке шасси, или при отклонении закрылков приходилось слишком много работать триммером. К счастью, производить существенную переработку конструкции не пришлось, потому что в мае 1942 г. Военно-морской флот США начал размещать массовые промышленные контракты на самолет с двигателем R-2800, получивший обозначение F6F-3.

Прямо не конкурируя с истребителем фирмы «Воут» F4U, бывшем в другом классе, фирма «Грумман» решила строить улучшенный F4F, и это было оговорено в контракте от 30 июня 1941 г., который предписывал создание прототипа нового истребителя. Очевидно, что двигателем этого самолета должен был стать Райт R-2600, или двухрядный «Циклон 14», уже производящийся для бомбардировщиков и для торпедоносца TBF «Авенджер» фирмы «Грумман». Контракт предусматривал постройку двух самолетов, XF6F-1 (02981) с двигателем R-2600-10 мощностью 1600 л.с. (1194-кВт) и XF6F-2 (Bu.No 02982) с новым двигателем R-2600-16 с турбонагнетателем.

«Грумман» F6F «Хеллкэт» не был самым быстрым, самым маневренным или сильно вооруженным истребителем Второй мировой войны. Но в войне против Японии F6F стал одним из наиболее полезных одноместных самолетов, его хорошая горизонтальная маневренность позволила добиться непрерывного ряда легких побед, вселивших страх в сердце каждого японского пилота. Из 6477 подтвержденных побед палубных пилотов Военно-морского флота США, на F6F (который вступил в бой 31 августа 1943 г.) приходится 4947.