Desde finales de la década de 1930, Gran Bretaña, Alemania, Estados Unidos y otros países comenzaron a estudiar la superaleación. Durante la Segunda Guerra Mundial, con el fin de satisfacer las necesidades de nuevos motores aeronáuticos, la investigación y el uso de superaleaciones entraron en un período de vigoroso desarrollo. A principios de la década de 1940, Gran Bretaña agregó por primera vez una pequeña cantidad de aluminio y titanio a la aleación 80Ni-20Cr para formar la fase γ para fortalecer, y desarrolló la primera aleación a base de níquel con mayor resistencia a altas temperaturas. Al mismo tiempo, para adaptarse al desarrollo de turbocompresores para motores aeronáuticos de pistón, Estados Unidos comenzó a fabricar palas con aleación a base de cobalto Vitallium.
Inconel, una aleación a base de níquel, también se desarrolló en los Estados Unidos para fabricar cámaras de combustión para motores a reacción. Posteriormente, para mejorar aún más la resistencia a altas temperaturas de la aleación, los metalúrgicos agregaron tungsteno, molibdeno, cobalto y otros elementos a la aleación a base de níquel para aumentar el contenido de aluminio y titanio, y desarrollaron una serie de grados de aleaciones, como como la británica "Nimonic", la americana "Mar-M" e "IN", etc. Se ha desarrollado una variedad de superaleaciones, como X-45, HA-188, FSX-414, etc., añadiendo níquel, tungsteno y otros elementos a las aleaciones a base de cobalto. Debido a la falta de recursos de cobalto, el desarrollo de superaleaciones a base de cobalto es limitado.
En la década de 1940, también se desarrollaron superaleaciones a base de hierro. En la década de 1950, se produjeron A-286 e Incolo 901. Sin embargo, debido a la escasa estabilidad a altas temperaturas, se desarrollaron lentamente a partir de la década de 1960. La Unión Soviética comenzó a producir superaleaciones a base de níquel de grado "Ð" alrededor de 1950, y luego produjo superaleaciones deformadas de la serie "ÐÐ" y
