À partir de la fin des années 1930, la Grande-Bretagne, l'Allemagne, les États-Unis et d'autres pays ont commencé à étudier le superalliage. Pendant la Seconde Guerre mondiale, pour répondre aux besoins des nouveaux moteurs d'avions, la recherche et l'utilisation des superalliages entrent dans une période de développement vigoureux. Au début des années 1940, la Grande-Bretagne a d'abord ajouté une petite quantité d'aluminium et de titane à l'alliage 80Ni-20Cr pour former une phase γ pour le renforcement, et a développé le premier alliage à base de nickel avec une résistance à haute température plus élevée. Parallèlement, afin de s'adapter au développement des turbocompresseurs pour moteurs d'avions à pistons, les États-Unis se lancent dans la fabrication d'aubes en alliage à base de cobalt Vitallium.
L'inconel, un alliage à base de nickel, a également été développé aux États-Unis pour fabriquer des chambres de combustion pour moteurs à réaction. Plus tard, afin d'améliorer encore la résistance à haute température de l'alliage, les métallurgistes ont ajouté du tungstène, du molybdène, du cobalt et d'autres éléments à l'alliage à base de nickel pour augmenter la teneur en aluminium et en titane, et ont développé une série de nuances d'alliages, telles que comme le "Nimonic" britannique, le "Mar-M" américain et "IN", etc. Une variété de superalliages, tels que X-45, HA-188, FSX-414 et ainsi de suite, ont été développés en ajoutant du nickel, du tungstène et d'autres éléments aux alliages à base de cobalt. En raison du manque de ressources en cobalt, le développement de superalliages à base de cobalt est limité.
Dans les années 1940, des superalliages à base de fer ont également été développés. Dans les années 1950, A-286 et Incolo 901 ont été produits. Cependant, en raison d'une mauvaise stabilité à haute température, ils se sont développés lentement à partir des années 1960. L'Union soviétique a commencé à produire des superalliages à base de nickel de qualité "Ð" vers 1950, et a ensuite produit des superalliages déformés de la série "ÐÐ" et
