Bei seinem Streben nach immer höheren Geschwindigkeiten setzt Heinkel schon frühzeitig auf neue Antriebskonzepte wie Düsen- und Raketentriebwerke.
1935 trifft er erstmals mit dem damaligen Mitarbeiter des Heereswaffenamtes, Wernher v. Braun, zusammen, der die Machbarkeit eines Raketenantriebs für Flugzeuge zeigen will. Heinkel unterstützt ihn großzügig und stellt eine He 112 zur Verfügung, in die zusätzlich zum Kolbenmotor ein von v. Braun entwickelter Raketenmotor eingebaut wird. Im Sommer 1937 kann Erich Warsitz damit erstmals Flüge vollführen, zunächst noch mit dem Kolbenmotor und zugeschaltetem Raketenantrieb, später nur noch mit dem Raketenmotor.
Damit ist der Weg bereitet für das erste reine Raketenflugzeug der Welt, die He 176. Ausgerüstet mit einem neuen, von Hellmuth Walter entwickelten Triebwerk, startet sie am 20. Juni 1939 in Peenemünde zum Erstflug.

Einen anderen Weg beschreitet der Physiker Hans-Joachim Pabst v. Ohain, der mit Düsentriebwerken experimentiert, mit denen er einmal Flugzeuge antreiben will. Bei einer Besprechung mit Ernst Heinkel im März 1936 kann er diesen für seine Versuche gewinnen. V. Ohain entwickelt dort das Triebwerk He S 3. Ein Demonstrationsgerät läuft im März 1937 erstmals, und im Sommer 1938 wird es unter einer He 118 im Flug erprobt.
Parallel dazu lässt Heinkel ein eigenes Versuchsflugzeug konstruieren, in das das Triebwerk eingebaut werden soll, die He 178. Beim Erstflug am 27. August 1939 ist sie das erste Flugzeug der Welt, das sich mit einem Turboluftstrahltriebwerk in die Luft erhebt.

Es folgt der zweimotorige Düsenjäger He 280, der am 30. März 1941 zum ersten Mal angetrieben fliegt. Zu einer Serienfertigung kommt es allerdings nicht, dafür wird seitens des RLM der Messerschmitt Me 262 der Vorzug gegeben.

Speziell für die Entwicklung und den Bau von Luftstrahltriebwerken erwirbt Heinkel im Mai 1941 die Hirth-Motorenwerke in Stuttgart-Zuffenhausen, die fortan als Heinkel-Hirth Motoren GmbH firmieren.
Als Antwort auf die Forderungen des RLM nach einem einfach zu bauenden und zu fliegenden "Volksjäger" als letzte große Rüstungsanstrengung im Herbst 1944 entwirft Heinkel in Rekordzeit die He 162. Die weitgehend aus Holz gefertigte Zelle spart kriegswichtige Rohstoffe ein, und die Anordnung des Triebwerks auf dem Rumpfrücken erlaubt einen schnellen Austausch der zum damaligen Zeitpunkt doch noch recht unzuverlässigen Aggregate. Zu einem wirkungsvollen Einsatz gelangt sie allerdings nicht mehr.

Weitere Heinkel-Entwürfe aus den letzten Kriegsmonaten, wie z.B. der Düsenbomber He 343 oder die Objektschutzjäger "Romeo" und "Julia" kommen nicht mehr über das Projektstadium hinaus.