מספר מטוסים נשמרו בצבעים ובסימול המקורי של בעלות הברית. הלופטוואפה השתמש במטוסים אלה כדי שיסתננו למבני מפציצים וידווחו על מיקומם וגובה הטיסות. על פי טענות אלו ניסיונות אלה הצליחו בתחילה, אך חיל האוויר השמיני פיתח במהירות נהלים שנועדו להזהיר ולאחר מכן לירות על כל מטוס זר שניסה להצטרף למבנה מפציצים.
הקיסרות היפנית.
גם ביפן הוחזרו מספר מטוסי B-17 לכשירות לטיסה, על ידי השלמת חלקים ממטוסים שהתרסקו בפיליפינים ובמושבות ההולנדיות, בעיקר אינדונזיה. שלושת המטוסים המשוקמים, שבהם היו גם כוונות "נורדן" הסודיות, הוטסו ליפן, שם עברו הערכה טכנית מקיפה במעבדת המחקר הטכני של שירות האוויר של הצבא הקיסרי היפני. מבין שלושת המטוסים, שניים היו מדגם E ואחד מדגם D. המטוס מדגם D נחשב למיושן, אך המטוסים מדגם E שימשו לתרגול טקטיקה של מטוסי קרב מול מפציצים. המטוסים הופיעו גם בכמה סרטי תעמולה יפניים כמטוסי אויב. לאחר כיבוש יפן על ידי בעלות הברית לא נמצאו המפציצים, ונראה שנגרטו לקראת תום המלחמה בשל המחסור הקריטי במתכת שהיה ביפן.
ברית המועצות.
מטוסי B-17 לא הוצעו לברית המועצות כחלק מהסיוע שהועבר לה, אך לפחות 73 מטוסים הגיעו לרשות חיל האוויר הסובייטי. במהלך יוני 1944 החלו בריטניה וארצות הברית במבצע פרנטיק, במהלכו המריאו מפציצים מבסיס פוג'יה באיטליה, הפציצו מטרות שהיו מעבר לטווח הטיסה הרגיל מהבסיסים באיטליה או באנגליה, ונחתו בבסיס פולטבה בברית המועצות (בשטחי אוקראינה המודרנית). חלק מהמטוסים נפגעו במהלך הגיחה ואחרים נפגעו בעת הפצצה גרמנית על הבסיס בפולטבה. הסובייטים שיקמו 23 מתוך המטוסים הללו וריכזו אותם ברגימנט ההפצצה ה־890, שהיה חלק מדיויזיית המפציצים ה־45. מטוסים אלה לא ביצעו שירות מבצעי. לאחר המלחמה הועבר הרגימנט למפעל בקאזאן, כדי לסייע במאמצי ההנדסה ההפוכה הסובייטיים לייצור המטוס טופולב Tu-4 שהיה העתק של המפציץ המתקדם יותר מתוצרת ארצות הברית, הבואינג B-29 סופרפורטרס.
שווייץ.
במהלך המלחמה אירעו חדירות של מפציצים אמריקאיים ובריטים לתוך המרחב האווירי של שווייץ הנייטרלית. חלק מן המטוסים נפגעו במהלך גיחות הפצצה וחיפשו מסלול נחיתה. בכמה מקרים נדירים אירעו טעויות ניווט ומטוסים הפציצו בטעות מטרות בשווייץ. בעת חדירות כאלה היו מטוסי חיל האוויר השווייצרי מנסים ליירט את המפציצים ולהכריח אותם לנחות. אנשי הצוות של המטוסים היו נעצרים, כמתחייב על פי אמנת האג. במהלך אחד מניסיונות היירוט הללו הפילו מקלענים של מפציץ אמריקאי מטוס קרב שווייצרי, ובעקבות זאת סומנו המטוסים השווייצריים בפסים אדומים ולבנים בולטים כדי מלמנוע תקריות מעין אלה.
על פי נתונים שווייצריים רשמיים היו 6,501 הפרות של המרחב האווירי השווייצרי במהלך המלחמה. 198 מטוסים זרים נחתו בשטח שווייץ ו־56 התרסקו. באוקטובר 1943 עצרו השווייצרים מטוס B-17F ואת צוותו שהיה בדרכו חזרה לבסיסו מגיחת הפצצה, לאחר שהמטוס נאלץ לנחות נחיתת חירום בעקבות תקלות במנועיו. המטוס הועבר לחיל האוויר השווייצרי שהשתמש בו עד סוף המלחמה. חלקי חילוף למטוס זה נמצאו במטוסי B-17 אחרים שנאלצו לנחות בשווייץ ולא הוחזרו למצב טיסה.
לאחר המלחמה.
חיל האוויר של ארצות הברית.
בתוך זמן קצר לאחר סיום מלחמת העולם השנייה הוצאו רוב מטוסי ה־B-17 מהשירות. צוותי אוויר הטיסו את המטוסים חזרה לארצות הברית ושם נמכרו רובם לגריטה. מספר מטוסים נותרו בתפקידי תובלת אח"מים, חילוץ ימי וצילום אווירי. פיקוד האוויר האסטרטגי שנוסד ב־1946 עשה שימוש במטוסי B-17 לסיור. מטוסים אלו סומלו בתחילה F-9 ולאחר מכן RB-17, ושימשו בתפקיד עד 1949. עם פירוק חילות האוויר של צבא ארצות הברית והקמת חיל האוויר של ארצות הברית כחיל עצמאי הועברו רוב המטוסים הנותרים לפיקודו.
שירות החילוץ האווירי של שירות התובלה האווירית הצבאי הפעיל מטוסי B-17 שכונו "דמבו" למשימות חילוץ אווירי. כבר ב־1943 נעשו הכנות לצייד מטוסי B-17 בסירות הצלה שאותן יוכל להשליך לים במשימות חילוץ, אך רק בפברואר 1945 נכנסו מטוסים כאלה לשירות. מטוסים אלה הופעלו גם בזירת האוקיינוס השקט, במשימות חילוץ והצלה לצוותי מפציצי בואינג B-29 בגיחות על יפן. כ־130 מטוסי B-17 הוסבו למשימות אלה, וסמליהם היו בתחילה B-17H ולאחר מכן SB-17. בחלק מן המטוסים הוסר החימוש ההגנתי, ואילו באחרים שנועדו לפעול באזורי קרבות נשמרה יכולת זו. מטוסי SB-17 שירתו במהלך מלחמת קוריאה ונותרו בשירות בחיל האוויר של ארצות הברית עד אמצע שנות ה־50 של המאה ה־20.
במבצע פרשת דרכים שימשו מטוסי B-17 ככלי טיס בלתי מאוישים נשלטים מרחוק שנועדו לטוס ישירות אל תוך פטריית העשן של הפיצוץ הגרעיני ולאסוף חלקיקים מהאטמוספירה מבלי לסכן חיים של אנשי צוות. השימוש היה מוצלח והוביל להסבת מטוסים נוספים לשימוש ככלי טיס בלתי מאוישים נשלטים מרחוק וכמטוסים לשליטה בכלי טיס כאלה, למטרת ניסויים גרעיניים נוספים וניסויים בטילי קרקע אוויר וטילי אוויר־אוויר. 107 מטוסים הוסבו למטרה זו. הפעם האחרונה בה נעשה שימוש במטוס B-17 למטרה זו היה ב־6 באוגוסט 1959.
צי ארצות הברית ומשמר החופים.
בשנים האחרונות של מלחמת העולם השנייה וזמן קצר לאחריה רכש צי ארצות הברית 49 מטוסי B-17 מעודפי חילות האוויר של צבא ארצות הברית למטרות סיור ולמשימות חילוץ והצלה. המטוסים נשאו את הסימול המקורי של הצבא, עד שב־31 ביולי 1945 סומלו מחדש כ־PB-1 (סימול שהיה בשימוש ב־1925 לציון סירה מעופפת ניסיונית, מודל 50, של בואינג).
32 מפציצים מדגם B-17G הועברו לצי ושימשו כמטוסי שליטה ובקרה תחת הסימול PB-1W. בגחון המטוסים הותקנה אנטנת מכ"ם בתוך ראדום וכן הותקנו מכלי דלק נוספים להארכת הטווח או משך המשימה. הותקנה גם אפשרות לנשיאת מכלי דלק נתיקים על הכנפיים. לכתחילה נבחרו המטוסים בשל חימושם ההגנתי הכבד, אך זה הוסר בהדרגה. המטוסים שימשו בתפקיד עד 1955, והוחלפו בהדרגה על ידי מטוסים מדגם לוקהיד WV-2, הגרסה הצבאית של מטוס הנוסעים לוקהיד קונסטליישן.
ביולי 1945 הועברו למשמר החופים של ארצות הברית, באמצעות הצי, 16 מטוסי B-17. ביולי 1946 סומלו מטוסים אלה PB-1G. מטוסי משמר החופים הוצבו בבסיסים שונים בארצות הברית ובניופאונדלנד: חמישה באליזבת סיטי, בצפון קרולינה; שניים בסן פרנסיסקו; שניים בבסיס בארג'נטייה, בניופאונדלנד, אחד בבסיס בקודיאק שבאלסקה ואחד במדינת וושינגטון. המטוסים פעלו בעיקר במשימות חילוץ ימיות, אך גם במשימות לאיתור קרחונים ומשימות צילום ומיפוי. במשימות חילוץ נשאו המטוסים בדרך כלל סירת הצלה שנישאה על הגחון ובמקום צריח התותחים בחרטום היה לעיתים קרובות ראדום מכ"ם. המטוסים פעלו בשירות משמר החופים לאורך שנות ה־50 של המאה ה־20, והאחרון שבהם יצא משירות ב־14 באוקטובר 1959.
פעולות מיוחדות.
סוכנות הביון המרכזית, ה־CIA, השתמשה בכמה מטוסי B-17 בפעילותן של כמה חברות קש של תעופה אזרחית: סיויל אייר טרנספורט, אייר אמריקה ואינטרמאונטאיין אוויאשן. חברות אלה היו כיסוי למבצעים של הסוכנות, שכללו בעיקר הצנחת סוכנים אל תוך שטחה של סין העממית. בסיס המטוסים היה בטאיוואן והם הוטסו על ידי צוותים טייוואנים. ארבעה מטוסי B-17 הופלו במבצעים אלה.
ב־1957 פורקו מטוסי ה־B-17 הנותרים מהחימוש ההגנתי ונצבעו בשחור. מטוס אחד הועבר לפיליפינים, משם ביצע משימות סודיות לטיבט. מטוסי B-17 השתתפו במשימות חשאיות גם בחוג הקוטב, עוד ב־1962.
חיל האוויר הישראלי.
ה־B-17 לא התאים לצרכיו של חיל האוויר הישראלי: היה זה מפציץ אסטרטגי ארוך טווח, שנועד להפציץ מטרות אסטרטגיות בעומק שטח האויב, בעוד שחיל האוויר הצעיר היה זקוק למטוסים לתקיפת מטרות טקטיות בטווח קצר. עם זאת, הצרכים הנואשים של חיל האוויר במלחמת העצמאות והמגבלות הכבדות על רכישת אמצעי לחימה מולן עמדה המדינה הצעירה הביאו לרכישת כל מטוס אפשרי.
האיש שרכש את המטוסים בארצות הברית היה אל שווימר. שווימר, ששירת כמהנדס טיסה במטוסי תובלה והפצצה של חילות האוויר של צבא ארצות הברית במהלך מלחמת העולם השנייה, שימש בשנים שלאחר המלחמה כמהנדס טיסה אזרחי בחברת TWA. כדי לסייע בהברחת מטוסים לישראל הקים שווימר חברה בשם "שרותי אוויר שווימר" (Schwimmer Aviation), ובאמצעותה רכש מחברת לוקהיד שלושה מטוסי לוקהיד קונסטליישן וחמישה מטוסי C46 קומנדו מעודפי מלחמת העולם השנייה, והחל לשפץ אותם בשדה התעופה ברבנק בקליפורניה. תוך כדי פעילות זאת הצטרפו אליו, כעובדי החברה בשכר, צוותי אוויר וקרקע לצורך השמשת המטוסים והטסתם.
בנוסף למטוסי התובלה הצליח שווימר לאתר ארבעה מפציצי B-17 מדגם G. מטוסים אלה היו מעודפי חילות האוויר של ארצות הברית, שיוצרו מאוחר מכדי שישתתפו בגיחות מבצעיות. שניים מהמטוסים נרכשו על ידי יזם בפלורידה, ושימשו להעברת פירות מפוארטו ריקו למיאמי. שני מטוסים נוספים אותרו בטולסה, אוקלהומה, שם שימשו בחברה אזרחית למטרות צילום אווירי. באחד מהם אף נעשה שימוש בסרט שהופק בהוליווד בראשית 1948.
שווימר קיבל מימון לעסקה מאיש הרכש אליהו סחרוב, שהגיע לארצות הברית כדי לקדם בה עסקאות רכש. ארבעת המטוסים שנרכשו הועברו למוסך שבבעלותו של שווימר בברבנק, שם הוכנו לטיסה לישראל. שלושה מתוך ארבעת המטוסים היו ללא הציוד המלחמתי שלהם, בעיקר צריחי המקלעים אך גם מערכות החמצן ומערכות נוספות. במטוס הרביעי נותרו הצריחים ולא הוסרו עם אזרוחו. ב־12 ביוני 1948 היו המטוסים מוכנים לטיסה לאחר הכנות שנעשו במהירות, מחשש (שהיה מוצדק) שסוכני ה־FBI עוקבים אחרי הנעשה במוסך.