W październiku 1942 roku powstał projekt szybkiego bombowca Ta 211 oraz jego wariant – nocny myśliwiec. Pod koniec 1942 roku Erhard Milch zasugerował rezygnację z wersji bombowej i skoncentrowanie się tylko na tworzeniu nocnego myśliwca wyposażonego w radar i silniki Jumo 211 oraz nowo konstruowane dla myśliwców Jumo 213. RLM (Ministerstwo Lotnictwa Rzeszy) przydzieliło dla tej propozycji pulę trzech oznaczeń tj. Ta 152, 153 lub 154. Ostatecznie Kurt Tank wybrał nazwę Ta 154 „Osa” (niem.: Wespe). Konstruowanie Ta 154 zostało zlecone biuru konstrukcyjnemu w Bad Eilsen, a nadzór nad projektem otrzymał Ernst Nipp. Zespół konstrukcyjny niego stanowili: Ludwig Mittelhuber, Gotthold Matthias oraz Herbert Wolf. Termin zakończenia prac projektowych wyznaczono na 15 lipca 1943 roku.
Prototypy Materiał był nietypowy – drewno, czas przeznaczony na zakończenie projektu krótki – ok. 10 miesięcy, zakłady w Detmold przystąpiły do wykonania makiety płatowca w skali 1:1. Wolniej powstawał równolegle pierwszy prototyp oznaczony jako Ta 154 V1 (nr rej TE+FE, nr płatowca W.Nr 1540000001/100001). Dwa tygodnie przed wyznaczonym terminem przekazano gotową maszynę do prób w ośrodku doświadczalnym Focke Wulfa w Langenhagen. 1 lipca 1943 roku główny oblatywacz Hans Sander dokonał pierwszego lotu na tym prototypie.