在第一次世界大戰中，飛機作為一種新興兵器開始顯現出它的威力。不過，飛機進行水平轟炸時，瞄準目標並不容易，尤其是點目標，在當時來說更是不可能完成的任務。直至飛機構造強度提升之後，這一問題才得到解決。採用的方法是從上空俯衝而下，在接近目標時投下炸彈，這種戰法稱為"俯衝轟炸"，命中率高，於1919年登場。
▇一架正在進行俯衝轟炸訓練的無畏式俯衝轟炸機。
在俯衝轟炸出現的時候，日本還處於航空黎明期，自然無法立即將這種戰法實用化，到了1931年才開始利用海軍的六試特殊轟炸機進行摸索。至於俯衝轟炸戰術本身，是從已經實用化的九〇式艦載偵察機（九〇式水上偵察機的艦載機版）開始嘗試。
日本海軍最早的俯衝轟炸機是九四艦爆，這是日本的愛知時計電氣公司以德國亨克爾公司的He66為藍本進行修改設計的機體，在侵華戰爭初期就發揮出精密轟炸的威力。其後繼機是九六艦爆（出自同一家公司），活躍於太平洋戰爭初期。
不過，值得稱道的還是1939年制式採用的九九艦爆，是日本海軍下單翼現代艦載機的第三彈。
▇"翔鶴"號上的九九艦爆。注意它的起落架，十分的醒目。
九九艦爆的一個特徵是採用了固定式起落架。在海軍採用之前，中島公司的十一試艦爆是強有力的競爭對手，主起落架為伸縮式，甚至還設置了俯衝制動器，但最後，海軍還是認為九九艦爆的性能更勝一籌。主要是當時的航空發動機尚不完善，採用伸縮式起落架對航速的促進作用未能顯現，反倒是可靠性高，加上護罩後空氣特性也良好，且俯衝時對方向起到安定作用的固定式起落架顯得更優秀。
九九艦爆的最高速度為381.5千米/小時，搭載量和續航距離都不如同時期的對手——美國海軍的無畏式俯衝轟炸機，不過，日本海軍希望的是一種既能當偵察機也能當輔助戰鬥機的萬能艦載機，與無畏式有差異也無可厚非。
太平洋戰爭開戰後，陸續生產、配備航母的九九艦爆從首戰的奇襲珍珠港開始，就展現出令人驚訝的命中率，給南雲機動部隊（第一機動部隊）的快速進擊以強大的支持。在奇襲珍珠港時，九九艦爆的命中率高達47.7%。
▇遭到襲擊的美國海軍珍珠港基地。
九九艦爆攻擊的目標既有艦船，也有地面目標。其中，利用精確的轟炸戰法，在針對防禦力弱的小型艦艇和商船、小規模的地面目標時有奇效。有時，盟軍驅逐艦想要接近機動部隊發起攻擊，負責護衛的艦艇以火炮反擊，可是不管發射多少炮彈，始終無法給予對方致命傷，最後還是九九艦爆出動，以俯衝轟炸的戰法輕鬆將其擊沉。
1942年3月末進行的印度洋作戰是九九艦爆最閃亮的舞臺。4月5日開始對錫蘭島（現在的斯裡蘭卡）的攻擊，隨後又對該島周邊發現的英國海軍艦艇發起的攻擊，九九艦爆都沒有遺憾的發揮出它的最大威力。
在對艦攻擊上，九九艦爆與艦攻有很大的不同。在發現重巡、航母等大型艦艇時，艦攻需要花時間從炸彈換裝魚雷，但是九九艦爆不管三七二十一就先來它一頓猛烈的轟炸。在4月5日的錫蘭海戰中，僅不足20分鐘的戰鬥，九九艦爆就擊沉了英國海軍的"康沃爾"號和"多塞特郡"號重巡。
▇英國海軍的"康沃爾"和"多塞特郡"號被日本海軍的九九式艦爆擊沉。
4月9日，又向英國海國的輕型航母"競技神"號發起攻擊。同時發起進攻的還有其他艦載機，九九艦爆與之一起將這艘航母擊沉。
同時，護衛"競技神"號的驅逐艦也一併被九九艦爆隊擊沉了。根據記錄，此戰的平均命中率為80%，有些小隊的命中率竟超過90%。這一時期可謂是九九艦爆的巔峰期。
之後，九九艦爆繼續擔任日本海軍航母艦隊的主力艦爆，由於後續的"彗星"實用化還需要花費不少時間，直到1944年的馬裡亞納海戰中還能看到九九艦爆的身影。不過，隨著美軍高性能戰鬥機的出現，對空火炮的威力不斷增強，零戰不再處於戰初時的優勢，未能為日本海軍確保制空權，固定起落架的九九艦爆成了易瞄準的目標，損失不斷增多。
▇一架被擊落的九九艦爆。
儘管損失增多，但依然能保持高命中率，珊瑚海海戰、中途島海戰、第二次所羅門海戰中，九九艦爆也給美軍航母造成了一定的威脅，從陸基出擊的艦爆隊也擊沉了多艘盟軍艦船，只是再也回不到錫蘭海戰時的巔峰時刻。
最後的一戰是南太平洋海戰，九九艦爆為擊沉美軍航母"大黃蜂"號和重創"企業"號作出貢獻。但是，在戰爭中後程，"彗星"、"流星"等新型機配備不及時，戰場對飛機性能的要求又遠遠超出了九九艦爆的性能，因而每出擊一次都會有大的損失，到了1944年，九九艦爆已是落後的機型，最後只能用於特攻出擊。