El tercer prototipo voló con los motores Jumo 004 definitivos el 18 de Julio de 1942. Aunque quedó demostrada la evidente superioridad del avión con respecto a los mejores aviones aliados, sin embargo recién entró en servicio en el verano de 1944 cuando la carencia de materiales de mantenimiento, combustible, buenos pilotos e ingenieros era enorme. En combate el 262 era inicialmente usado como un caza-bombardero (según los deseospersonales de Hitler) y usado también en roles de intercepción y reconocimiento. En el rol de defensa aérea el avión creo serios problemas a los aliados gracias a su velocidad y armamento, pero a finales de 1944 era demasiado tarde para cambiar el destino de la guerra a pesar de existir este formidable avión.

Este demostro ser vulnerable en los momentos de despegue y aterrizaje y muchos de estos cazas se perdieron antes de que se decidiera dar una cobertura aerea durante esas operaciones con los Bf-109 y Fw-190. Como dato que se esta investigando,  se cree que el 262 fue el primer avión en el mundo en superar la velocidad del sonido, mucho antes inclusive que el Americano Bell X-1 de Chuck Yager.